时间:2023-06-21 08:55:05
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇信息分析的概念,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
【关键词】信息技术 小学数学 概念教学
一、创设情境来激发学生学习的兴趣
很多小学生之所以不喜欢数学,可以从主观以及客观两个角度来进行分析。第一就是因为很多学生因为年龄较小所以其注意力较差,并且没有持久性,这样课堂教学就会很难达到其预设的目标。客观原因就是因为数学知识较为抽象并且很多抽象知识都是十分枯燥的,所以很多学生对于数学知识难以激起兴趣。所以就可以利用信息科学技术来把数学知识变得生动有趣,从而实现小学数学教育中趣味性以及知识性的结合。比如说在多位数的写法这一节数学课中,传统的教学方式去教导怎样去写多位数,这种讲课方式很容易导致学生转移注意力,在课后只能通过死记硬背的方式来加强记忆。但是在引入了信息技术之后,就可以利用多媒体技术来播放视频,在视频中插入多位数来进行播放,比如说中国的国土面积有960万平方公里,有13亿人民,在播放视频之后老师可以提问哪个学生可以写出视频中提及的数字,然后再对如何进行多位数的书写进行教学,不仅可以进行数学知识的传达,还可以激起学生热爱祖国的热情。
对于信息技术在小学数学中的引入,还可以通过图像文字声音以及动画等结合来调节课堂气氛,同时激发学生们学习的兴趣,比如说在对三角形的面积这一节课程进行教学,可以充分的利用多媒体技术中的色彩以及动画来对三角形进行旋转展示,通过三角形在动画中的平移以及不同组合可以形成不同的形状,这种动静结合的方式可以让学生更好的理解三角形的特点以及性质,不仅有利于学生去观察和思考三角形,还可以活跃课堂气氛,激发学生的求知欲和积极性。
二、呈现数学过程来突出教学中的重点与难点
针对小学数学中的概念教学,让学生知其然是不足够的,最重要的就是让学生知其所以然,这样才可以让学生去理解数学知识。比如说在对圆柱体的表面积进行教学中,就可以利用信息技术来演示,在动画中切割圆柱体,让学生更为直观的了解圆柱体的构成,以及其面积的计算应该怎样来进行。通过动画的演绎学生可以得知圆柱体的表面积就是顶部与底部的两个圆形以及中间的矩形,然后再通过慢动作的回放去展示矩形面积怎样来计算。这种动画的展示再结合现场的操作可以让复杂的问题简单化,同时加深学生对于知识点的记忆。
信息技术在小学数学中的应用与实验展示比起来具备很多优势,尽管实验展示具备更为直观以及趣味性等特点,但是信息技术中的多媒体技术等可以具备跨时空等特点,比如说在上文中的圆柱体面积计算中,多媒体技术的展示可以去展示多个物体的运动,然后展示圆柱体的形成以及分裂,同时还可以通过对不同区域进行变色来让学生更为了解。当然,在教学中通过信息技术与实验的结合可以取得更好的效果,信息技术的引用并不意味着传统教学手段的抛弃,而是两者进行有效的结合。
三、动静结合
在小学数学教学中利用信息技术来进行抽象和具象的转化、动静结合等可以让学生更为直观的感知抽象知识点。比如说在小学数学阶段中对于平行四边形的特点以及面积的计算。因为平行四边形本身的重要性以及推算的难度等,是需要对此来进行设计以突破难点的。比如说利用信息技术来设计出平行四边形,然后在四边形中标记处高,然后利用动画技术来移动高的位置,可以将平行四边形分成一个三角形以及一个梯形,然后可以移动三角形的位置到梯形的另一侧,这时学生就会发现其实平行四边形就是矩形的变形而得来的,这样就可以让学生得知平行四边形与矩形之间的关系,然后引导学生去思考这两者之间在面积上的关系。学生通过观察以及思考等就可以得知平行四边形以及长方形之间的长是相等的,宽就是平行四边形的高,这样两者之间的面积其实是相等的。这样设计就可以充分的发挥出信息技术的优势。
四、辨析概念
数学概念就是在小学阶段让学生更为掌握数学知识以及提高其实际解决能力的基础,但是因为很多数学概念都是非常抽象的,所以就会导致学生非常难以理解。比如说笔者在批阅试卷的时候会发现,很多学生都会把图形的面积与周长之间的区别搞混,这是因为很多学生在对面积以及周长进行概念确定的时候都是通过死记硬背的方式来进行的,并不是在深入理解之后进行的定义。这样就可以使用信息技术来加强理解,比如说可以使用闪烁效果来突出周长,通过颜色区别面积,这样学生就会理解周长是闪烁的部分,而面积是变色的部分,这样学生就会更为了解面积与周长之间的关系,通过概念的明确来从感性认识来上升到理性认识。
结语
根据上文的论述就可以看出把小学数学阶段的概念学习与信息技术结合起来是很有意义的,因为既可以帮助学生提高学习兴趣还可以充分的调动其积极性,并且可以活跃课堂气氛,来突出学习重点和难点。通过动静结合来进行学习,发掘出学生学习的潜力,拓宽其思维,起到优化课堂教学效果的作用,让学生可以更为轻松的学习数学概念。
【参考资料】
[1]九江师范附属小学数学课题组,万里春.《信息技术与小学数学概念教学整合的理论与实践》研究报告[J].中小学电教,2007(06) .
[关键词]面向主题 Web信息融合 模型 技术
[分类号]G354
1、引言
随着Web2.0技术的发展,企业运作日益向Inter-net扩展,企业Web信息的容量和多样性呈爆炸式增长,Web信息日益成为企业决策的重要依据。由于Web信息具有半结构化和非结构化的特征,Web信息的急剧增长在为人们获取所需信息和知识带来更多机遇的同时也带来了更大的挑战。传统搜索引擎的性能已达到极限,其基于关键词匹配排序来检索Web信息的工作原理存在检索结果信息冗余和不精准的问题,无法满足用户基于主题查询的需求,更无法适应企业决策的需要。信息融合借鉴人脑的工作原理,利用计算机对具有相似或不同特征的多源数据和信息进行处理,为用户提供统一的信息视图和可综合利用的信息。信息融合技术已在生物、经济和军事等领域得到广泛应用。信息融合技术为Web信息处理提供了新的途径,但其研究成果主要针对结构化数据。
现有Web信息融合研究主要集中在多源Web信息检索融合和多Web文档的知识融合两方面,对应于传统信息融合中的数据级融合和特征级融合,不支持信息的多维度和多粒度查询与综合分析,远远不能满足用户从Web有效获取信息进行决策的需要。
2、国内外研究综述
2.1 信息检索融合
信息检索融合将多个搜索组件的文档结果集视为多源证据,综合利用和声效应、撇取效应和/或黑马效应,基于综合评分或排序对多源结果集中的文档进行优化组合,为用户提供更高质量的搜索结果。采用的主要方法包括:
2.1.1 基于统计的方法 分为评分融合和排序融合两类。评分融合算法根据各源(即搜索组件)的性能赋予其权重,用线性组合计算出现在多源结果集的文档的综合评分,将综合评分最高的N个文档返回给用户,如WebFusion算法。基于排序的融合算法对多源结果集按相关度排序后采用轮循的方式从结果集抽取文档返回给用户,如SR融合算法。
2.1.2 基于人工智能的方法 主要是利用人工神经网络等人工智能技术进行文档聚类与模式识别。如文献利用人工神经网络自组织映射(sOM)算法对Web网页进行聚类,识别各类主题之间的关系,从而实现搜索结果的聚合。
2.1.3 基于统计和人工智能的混合方法 基于统计的方法中文档评分函数的形式,文档的内容、链接和结构三方面各自的权重,以及各搜索组件的权重对融合结果有很大影响,通常结合人工智能的方法确定,如文献采用模式识别和启发式学习调整搜索源权重。
2.2 基于多文本的知识融合
基于多文本的知识融合将搜索结果集中的多个文档视为多源证据,主要利用语义本体和自然语言处理技术分析多个文档,利用基于逻辑的规则、基于本体的映射与合并消除其中的知识冗余、知识不完整性和知识冲突,为用户提供具有一致性的知识。根据处理对象的结构化程度可分为半结构化文本的知识融合和非结构化文本的知识融合。
2.2.1 半结构化文本的知识融合 主要对XML格式的信息进行融合。如文献采用语义本体技术构建了面向半结构化信息(XML格式)的知识融合模型,文献提出了一种将融合规则与知识库相结合的对半结构化信息进行融合的方法。
2.2.2 非结构化文本的知识融合 主要对HTML格式和其他文本格式的信息进行融合。大致可分为两类:一是基于Web的本体学习,从网页学习本体概念及概念间关系、获取概念属性和填充本体实例;二是多文档的自动摘要系统,核心问题是摘要旬的抽取与融合。
2.3 面向决策的信息融合
这方面的研究成果很少。中国科学院Yu L等人提出面向Web挖掘的信息融合工具――Web仓库,设计了Web仓库体系结构和EFML处理模型,在信息的融合上采用中介模型。但作者的讨论仅限于Web仓库的概念模型与工作机制,没有深入讨论具体的信息融合模型与方法。
2.4 研究现状总结
总结国内外研究现状,Web信息检索融合的研究成果相对成熟。由于半结构化文本实现模式(Sche-ma)映射相对容易,结合融合规则和知识推理可以获得较好的半结构化文本知识融合效果。较困难的是非结构化文本的知识融合,原因在于机器理解自然语言仍有难度,目前的自动摘要系统会产生较大的信息损失。基于文本的语义标注进行知识融合是解决问题的一种途径。现有Web信息融合算法基本上都是面向Web查询设计的,不支持多粒度与多维度查询,无法满足决策支持的需要。面向主题的Web信息融合模型与技术是亟待研究和解决的问题。
3、面向主题的Web信息融合模型设计
面向决策的信息融合必须支持信息的多粒度与多维度查询和分析,其关键基础是多维信息模型的构建,并通过维度的分类关系(即对维度继续细分得到新的子维度)反映信息的多粒度特征。由于Web信息融合的对象,即Web信息,具有半结构化和非结构化特征,无法直接用于决策支持,其关键是找到一种有效的方法,根据决策主题对相关Web信息进行融合且融合的结果能按多维信息模型进行组织,同时在多维信息模型的基础上可以进一步进行信息的多粒度、多维度融合,以满足决策支持的需要。基于上述原理设计的面向主题的Web信息融合模型如图1所示:
3.1 Web仓库模型
包括Web文档本体模型、Web仓库信息结构模型、基于代数的操作语言三个方面,具体原理如下:
3.1.1 Web文档本体模型建立Web文档本体元模型,设计包括Web文档本体元模型、Web文档概念层、Web文档属性层(包括概要属性、链接与结构属性、内容属性和信任属性)、Web文档实例的四层结构框架模型,为非结构化信息向结构化信息的转换提供语义范式,并利用该本体的元模型机制实现面向不同主题的扩充。
3.1.2 Web仓库信息结构模型 采用多维信息模型组织信息,以本体概念为中心,将本体的属性映射为维度,将本体概念的继承与包含关系映射为维度的分类关系,设计Web模式,构建事实表和多个维表的星型结构。利用语义模型到多维信息模型的映射关系将Web文档本体实例装载入Web仓库。
3.1.3 基于代数的操作语言 利用语义模型到代数系统的映射将基于语义的查询转换为面向关系模型的查询,设计基于代数的操作语言和映射算法将基于语义的查询等操作映射到代数系统的集合操作;设计基
于一阶谓词逻辑的概念和属性约束,用一阶谓词逻辑的子句归结方法判定组合约束的真假实现选择运算。
3.2 Web信息融合功能模型
该模型为具有反馈优化机制的“信息检索融合――属性级融合――概念级融合――决策级融合”的四级融合功能模型,基于Web仓库实现Web信息的多粒度与多维度融合。其基本工作原理是:首先利用面向主题的信息检索融合技术检索Web网页,利用本体学习技术从Web网页生成本体实例,并装载入Web仓库;然后根据用户的查询分析需求,在Web仓库已有多维度信息的基础上,进一步利用本体概念的多粒度关系和本体实例的合并消重算法,在属性层级、概念层级或综合概念与属性层级实现信息的钻取、切片、切块和旋转等操作,实现Web信息在属性级、概念级、综合概念与属性的决策级进行多粒度、多维度融合,以提供满足用户需求的信息融合结果。
3.2.1 功能模型 具有自我优化机制的闭环结构信息融合功能模型,定义各级功能实现的输入输出及各级功能的依赖关系,具有基于评估反馈的自我优化机制,能够分析评估反馈结果与各级融合参数和融合规则的关系,并能根据评估反馈结果实现融合参数和融合规则的自动或半自动调整。
3.2.2 主要算法 主要包括与功能模型相对应的各级融合算法以及本体实例填充算法。①与功能模型相对应的各级融合算法:在已有信息检索融合算法的基础上引入信任评价机制,综合信息源信任度、文本相似度和搜索组件权重三个方面的信息检索融合算法;基于多文档的相同概念相同属性的属性值归并融合算法;基于本体概念上下位关系的属性级多粒度融合算法;基于本体属性合并的概念级多粒度融合算法;基于图理论、本体概念合并、本体属性合并和本体实例消重的决策级融合算法。②本体实例填充算法:把每个文档视为本体实例,重点解决本体实例概念和属性的学习问题,其中概要属性如所在站点、创建时间等概要信息通过URL和HTTP响应信息获取;链接与结构属性通过文本分析器分析获取;信任属性由人工赋初值后基于反馈机制调整;设计基于SOM和层次凝聚的聚类算法获取实例概念及概念间关系,设计基于文档模板匹配和句法模式分析的算法获取内容属性。
3.3 人机交互接口
负责用户与融合功能模型层之间基于语义进行交互,其实现形式是语义浏览器。语义浏览器以图形化的方式显示本体,用户通过对本体进行操作来表明面向主题的查询与分析需求,用户请求被封装成基于语义的形式后提交给融合功能模型层,融合功能模型层返回查询分析结果给用户并且可以让用户追踪到融合的相关原始Web信息。
4、原型系统实现
面向服装行业企业主题,满足服装行业按企业和产品进行综合分析决策的需要,构建Web信息融合原型系统。该系统架构如图2所示:
主要包括数据中心、融合功能、系统管理、应用开发接口和用户接口五个部分,信息源为Web文档。整个系统基于Tomcat+MySQL+Jena实现。Web文档模型本体和服装本体采用Protege工具构建并存储在MySQL数据库中,通过Jena的ARQ查询引擎采用SPARQL查询语言进行查询;融合规则的前项和后项以数据表的形式存储在MySQL数据库中;Web仓库则采用MySQL数据仓库引擎InfoBright实现。Web仓库模式依据服装本体的“概念――属性”关系建立,目前根据“企业”和“产品”概念建立了两个事实表,并分别根据“企业”概念和“产品”概念的属性建立了以事实表为中心的维表,实现了本体实例填充算法和基于概念上下位关系的多粒度融合算法,用户能够根据不同概念和属性粒度实现融合结果的查询。按产品分级(服装产品――男装――休闲衬衫)检索的融合结果如图3所示:
论文摘要:分析产品设计中的认知模型,探讨设计中概念生成与交互的具体过程和作用。以设计理论研究和实践运用建立方法论基础,为设计师个体设计或团队设计的过程、组织和策略提供设计方法。
概念设计活动是一个从设计任务的要求开始,到概念生成及其可视化的过程。不论是设计师的个体设计,还是团队设计、协同设计,通过研究影响设计的行为和认知因素就能揭示概念设计活动的根本规律。或者说是设计问题中,研究从问题域到解域的具体解决过程、任务和步骤,对于设计研究和设计实践都具有重要意义。
1概念生成中的认知行为
概念生成是指设计师或设计团队能迅速产生多个有用概念,是一个思维的过程,也是一种认知活动。
传统设计模型将设计作为分阶段、线性或循环的过程进行形式化表达(符号化表达)。设计过程按照分类学分解为若干子阶段和子任务。尽管各种设计模型命名原则不同,设计子流程某些主要种类大体一致。设计过程主要被分为:问题/情境、综合/生成、表达和评价。
MarvinMinsky在其有趣的书《思维的社会》中提出:无论是人类的思维还是人工智能的思维,都是由原本简单的元素相连而组成,当这些元素组成一个整体时,他们又变为无限复杂的。
设计活动中,概念生成的思维活动应是一种创造性思维的活动。创造性思维的实质,表现为“选择”、“突破”、“重新建构”这3者的关系与统一。创造性思维的关键点在善于进行“重新建构”,有效及时地抓住事物新的本质,构筑建新的思维支架。创造性思维包括:灵感思维、发散思维、收敛思维、分合思维、逆向思维和联想思维[1]。从方法论上讲,强化创造动因的团队激智方法,如头脑风暴法、德尔菲法、CBS法、KJ法等,都会结合运用各种创造性思维方法。
研究具体的设计思维过程需要建立认知活动模型[2]。上世纪80年代,就提出研究设计思维(designthinking)。Schon,D(1983)建立的设计模型能够从认知方面来获取“设计师脑中的进程”,即把设计当作一种“反射性活动”,从设计问题到设计结果是一个接受(感知)—反射(解释)—反应(转化)的反射活动。Schon认为,设计是“与视觉媒介的交互”,目的是“为进一步设计提供信息”的过程,即设计思维的本质是通过与视觉媒介(包括纸媒介、数字媒介等)的交互过程,获得新的设计信息,实现设计创新。在这个研究中,设计情境(designScenario)被定义为2种属性,也就是2种问题形式:创造性设计与常规设计;2种限制情景:无限制问题与限制问题。
2设计过程中的交互
设计研究表明设计师通常不是显性地意识到他们按照某种设计交互顺序做设计的。对于实践,研究案例表明设计师应该有意识地运用交互,来实现设计创新。交互作为一种有效的设计方法,体现了设计思维的本质,是设计研究的重要课题。设计师在个体或团队设计概念生成过程中的交互,是一种认知活动的交互,包括人机交互HCI(Human-ComputerInteraction),人人交互HHI(Human-Humaninteraction)。交互实质上是“2个(或多个)参与者之间交替听、想、说的循环过程”或者说是“两者之间(无论是生命体还是机器)连续的作用和反应的过程”。对于设计,交互取决于设计表达和生成,表达是交互的对象,生成是交互的结果。事实上,设计表达和生成能力强的设计师其交互能力和水平也高。
交互的信息是交互的实质,包括数据、图像、语音、行为。交互过程中,交互媒介也可分为传统的纸媒介(paper-based)和数字媒介(digitalmedia),见图1。基于纸媒介的交互,其交互信息是隐性的,基于数字媒介的交互信息被显性化了。后者较于前者,更加系统化、更加完整表述和更易被人接受和操作。
从设计认知活动分析,交互可分为:与自由形态的交互,例如和自己的手绘之间的交互;与数字形态的交互,如与建立的几何描述模型的交互;与由形态语法或拓扑机制发展而来的特定机制生成的数字表达的交互;和与由设计生成工具所表达生成的数字环境的交互[5]。
人机交互过程实际上是一个输入和输出的过程,人通过人机界面向计算机输入指令,计算机经过处理后把输出结果呈现给用户。人和计算机之间的输入和输出的形式是多种多样的,因此交互的形式也是多样化的。其中数据交互作为人通过输入数据的方式与计算机进行交流的一种方式,并且它是人机交互的重要内容和形式。
人人的交互是一种交流的活动,可表现为对话、问答、演说或者会议等,也通过计算机来辅助人人交互,甚至通过网络来实现远程的交互,人人交互不排斥人机交互。在数字环境下,可以设计并实现一个原型系统将多个参与人员和应用程序集中起来,实现不同地点的用户能同步或异步地交互。也可以通过传统媒介,运用团队激智方法在同一地点同步的交互。
3概念设计认知模型
概念生成的过程是怎样的?它和交互是怎样的关系?它在设计师的认知行为中扮演的角色?设计概念是怎样被提升、组合、适应、重用、抛弃和丢失的。设计研究者和认知学家都发展了各种程序模型来研究设计中的创造。这些模型通常是从观察设计流程和设计草案而分析发展来的。French(1985)提出了一个设计程序模型:分析问题,概念生成,图式(schema)化,和细节设计。这些模型,阐明了设计中的工作步骤或思维步骤[7]。
从研究设计活动的流程和内容,来分析可能的交互机制。IDEF0是以结构化分析和设计技术(StructuredAnalysisandDe-signTechnique,SADT)为基础建立了一种系统功能表达的工具。该模型帮助我们认识概念生成程序的不同阶段。在IDEF0中,由一个活动所生成的内容作为输出,它可以被输入、控制,或机制。这些活动控制,见图2。基于IDEF0(May-er,1992),建构了一个概念设计的认知模型(YanJinandPawatChusilp,2005)。
图2的模型包含概念设计过程中4个关键的认知活动和一个交互机制:分析问题,包括理解现存问题和探索再设计中需要满足和保留的需求和约束[4]。通过任务分析,设计目标被提出,约束和需求被定义。作为问题分析,问题求解标准也从设计目标中决定。问题分析的输出是一个完整的问题情境描述。
想法(idea)生成,指生成新的初始概念。根据所给的问题需求和约束条件,设计师从他们记忆中提取相关的记忆信息和知识来创造初始的设计概念。基于Finke(1992,Creativecogni-tion-theory,research,andapplication),Oxman(2002,Thethinkingeye:visualre-cognitionindesignemergence)和前面的认知交互模型,想法生成活动不只是记忆提取,而且是“两者之间(无论是生命体还是机器)连续的作用和反应的过程”。组成概念,是初始设计想法到设计概念的发展和构建过程。这个活动中设计师联结思维中先前生成或别人的想法或概念,这种想法的联结会转换为更加成熟的设计概念,组成可以看作是新的生成。
概念评估,是评价组成的概念是否满足设计需求,约束条件和评估标准。作为一个认知的过程,评估意味着设计师确认生成的概念是相关的、有用的、好的。相关的和有用的决定了概念是否满足需求和约束条件,同时设计标准决定其好坏。
概念设计认知模型中的交互机制,是为问题分析、想法生成、组成概念以及概念评估提供的一个支撑平台,通过传统设计环境的纸媒介,或是数字设计环境的数字媒介,设计信息通过交互机制,被交换和操作后形成设计认知互动。
图2中,交互机制中A可是点对点,也可以是点对多点的一个交互过程。交互机制本身可是一个CAD系统,或一种团队激智方法。如草图风暴法,其关键在想法或概念的相互激发。这个机制的优点是将多样的设计信息显性化,提供给不同背景的设计师。
作为交互机制本身存在一个二律背反,交互的信息越多越利于生成更多、更完备的设计概念,设计创新度也高;但交互的信息越多,设计师的精力和时间成本越高,不利于概念生成的。所以一个好的交互机制应该是有条理,分阶段,信息管理合理的。例如:参加一次团队激智的成员不宜多,避免交互过于繁复。设计一个交互机制应该是符合伦理,意图明确,注重实效,并包含合适的认知和情感刺激的[3]。
4案例分析
这里对一个创新性设计案例进行分析,这个案例为团队设计并且是多学科协同设计的过程。由一组研究生和相关专家组成的设计团队来完成一个产品——奥运火炬的概念设计,生成其造型特征并用一个宣传短片明晰和深化其概念,提供给后面进一步的设计。明确设计任务后,向团队成员说明设计要求和设计目标。
向设计师说明要加强交互在概念生成中的运用。见图3,运用草图风暴和书写风暴相结合作为交互机制,这种同步激智方法是一个循环的过程,规定约15min为一个循环,团队成员为10人。生成大量想法后,开始将这些想法进行组合,由相关专家评定,按照获得的信息进行进一步概念生成、组合,几个循环后进行细节设计,生成故事板和火炬的造型特征。由于设计过程有明确的交互机制,设计概念生成更加有序、有效和快速。新晨
为了进一步研究交互机制对概念生成的影响,还把这个设计流程引入到实际设计公司,观察在更加广泛和实际的设计情景中,交互机制的应用。采用近距离的观察来发现实际设计环境下认知活动,并用自然语言法(NLP)对设计过程进行分析[6]。设计的对象为手机,观察者作为团队的成员之一,研究发现,见图4。
如图4,设计师的设计活动都可以解释为设计师的信息处理通过设计过程中交互机制里传递的信息,以设计目标和设计流程为标准,将其进行分类和进行定性描述。可以看到设计信息应是显性的,促进性的。公式化的信息更加高效并符合设计问题情景,但是会缺乏创新性。另外作为背离问题情景的信息,不应全部否定,其中部分信息具有高创新性,可以修改后重用。
5结语
概念设计的认知模型明确了设计概念生成过程和交互过程,以及相互的联系,可以更好地分析设计的本质过程,提高设计交互的效率和设计创新性。从分析设计师在设计过程中概念生成和交互的行为特点,可以构建更加完备的设计交互机制来促进设计。
参考文献:
[1]简召全.工业设计方法学[M].修订版2版.北京:北京理工大学出版社,2000.
[2]赵江洪.人机工程学[M].北京:高等教育出版社,2006.
【关键词】 联合概念框架; 财务报表列报; 变革
一、引言
2008年10月16日,IASB与FASB两大全球最具有影响力的准则制定机构联合了《财务报表列报的初步观点(讨论稿)》(以下简称“讨论稿”),并于2010年9月了建议准则的员工草案,对财务报表列报作了重大修改。FASB于2010年9月了第8号概念公告,同年IASB也紧随其后了2010年财务报告概念框架并取代“1989年财务报表编报框架”。根据这两个准则制定机构的联合概念框架研究成果,再仔细推敲财务报表列报的讨论稿,发现这两者之间存在着严密的逻辑关系,财务报表列报的讨论稿与联合概念框架所确立的目标完全一致,而联合概念框架的进展又为进一步的财务报表列报变革奠定了坚实的理论基础。因此为应对即将到来的财务报表列报的变革,深入研究FASB/IASB联合概念框架以及财务报表列报的讨论稿之间的内在联系具有重要的现实意义。
二、IASB/FASB联合概念框架及其最新成果概要
为了更好地借鉴美国制定会计准则的丰富经验,制定出一套高质量的全球会计准则,IASB于2004年开始与FASB进行相关准则趋同项目的合作,并且把财务报告的概念框架(CF)作为首要的联合项目。双方委员会都一直认为,制定一个连贯的、协调的、内在一致的概念框架体系能够用于评估现有准则和指导新准则的制定。概念框架的根本目的就是为实现财务报告的宗旨并为财务报告的报告主体、信息质量特征、报表要素、确认、计量、列报及披露提供基本的概念与原则。按照原有的计划,两个委员会将该联合概念框架项目分八个阶段推进,具体包括:1.目标和质量特征;2.要素、确认和计量属性;3.初始和后续计量;4.报告主体;5.列报和披露,包括财务报告边界;6.框架目的和在GAAP中的层次;7.对非营利部门的适用性;
8.其他问题。经过这些年双方委员会的共同努力,IASB/FASB联合项目取得了阶段性的成果,继2008年5月的征求意见稿(ED)“概念框架:财务报告目标与财务报告信息决策有用性的质量特征与约束条件”之后,FASB于2010年9月了第8号概念公告,而IASB也于同年了财务报告概念框架(Conceptual Framework for Financial Reporting 2010),用于取代原先的“1989年财务报表编报框架”。从本质上看,无论是FASB的第8号概念公告,还是IASB新的概念框架,两者都是来自于联合项目的成果,它们内容都是趋于“一致的”。葛家澍(2010)教授在评述美国第8号概念公告时指出,这份概念公告是高质量概念框架的一部分(因为目前仅包括目标和质量特征两个部分),是财务报告概念框架的新篇章。
FASB第8号概念公告第1章明确了通用财务报告的目标,总的来说就是向现在和潜在的投资人、贷款人和其他债权人等主要的信息使用者提供有助于他们决策有用的信息,突出强调了决策有用性的目标。通用财务报告能向主要的信息使用者提供主体的经济资源与其要求权(由财务状况表及报表附注提供信息),以及由于交易和其他事项引起的经济资源与要求权变动的财务信息。其中,经济资源与其要求权的变动又可以区分为两种变动:一是财务业绩引起的变动;二是来自其他事项和交易引起的变动。而来自经营业绩的变动信息又分为反映权责发生制会计的信息(由综合收益表等提供信息)和过去现金流量变动的信息。所有提供的这些变动信息都是围绕一根主线:即如何预测主体预期现金流量的金额、时间安排与不确定性以及怎样评估主体产生未来现金净流量的能力(葛家澍,2011)。这与概念框架确立的决策有用性的目标是相一致的,因为在这一目标下更加关注有关现金流量的金额、时间和不确定性等信息,能够相关并且如实地反映主体产生未来现金净流量的能力,从而更好地达到决策有用的目标。
通过对联合概念框架项目成果――FASB第8号概念公告的解读,可以了解到,IASB/FASB已经明确指出,通用财务报告并不试图表示一个主体的“价值”(value),但是它能够提供信息以帮助现在和潜在的投资人、贷款人和其他债权人估计报告主体的价值。也就是说,由于财务报告本身固有的局限性,财务报告做不到也不企图做到反映主体的当前“价值”,只是为相关的信息使用者提供对他们决策有用的信息。而一直以来,无论是FASB还是IASB对于决策有用性的目标描述一直都是处于比较抽象、模糊的层面,对实务的操作缺乏明确、具体的指引,容易让会计实务人员产生这样的困惑:到底财务报告提供的信息怎样才能体现决策有用性的目标?FASB第8号概念公告将决策有用的目标具体化了,表现为“具体落实在该公告详细分析的财务报告所能提供的、直接或间接与评估主体未来现金流量前景密切关联的各种信息之上”(葛家澍,2011)。也就是联合概念框架下的财务报告的目标――决策有用性,主要是通过提供使用者普遍关注的信息,以预测主体未来现金净流量的金额、时间安排和不确定性,以及评估主体产生未来现金净流量的能力,从而达到决策有用性这一目标。IASB/FASB明确了这一具体目标,对于接下来的联合项目研究可以说是做好了铺垫,具有深远的意义。因为在IASB/FASB均以“会计是一个经济信息系统”为论点的支撑下,目标是非常重要的,它能够指引系统运行的方向。
三、财务报表列报变革与决策有用性的体现
2008年10月16日,IASB与FASB联合了《财务报表列报的初步意见(讨论稿)》,该讨论稿是关于财务报表列报联合研究项目第二阶段的研究成果,对财务报表列报提出了大刀阔斧的改革方案。这次的改革主要通过改变财务报表列报的形式和内容来达到刻画主体具有内在一致的财务图景,并通过分解信息有助于预测主体的未来现金流量,同时帮助报表使用者评估主体的流动性和财务弹性等目标。该讨论稿建议了一个财务报表的新分类模式(2010年9月的建议准则的员工草案,将权益部分放入筹资活动)如表1所示。
再次深究这一讨论稿会发现,财务报表列报的变革与联合概念框架所强调的决策有用性的目标完全一致,主要体现在以下几个方面。
(一)财务报表列报的目标和原则全面贯彻了决策有用性的目标
IASB/FASB在关于财务报表信息列报模式的初步意见中提出了列报模型的三个基本目标,第一个目标是使整套财务报表之间具有高度综合性、系统性和内在一致性。第一个目标引出了第二个目标与第三个目标,即预测主体的未来现金流量和评估主体的流动性和财务弹性。其目的在于使主体的财务报表更加有用,要求主体提供更详细的信息,这些信息的组织方式能够清晰描绘出一个主体内在一致的财务图景,从而提高主体财务报表对于会计信息使用者的有用性,最终为提高报表使用者作为资本提供者的决策能力服务。首先,财务状况表、综合收益表和现金流量表三大主表的基本结构趋于一致,要求将主体分为经营活动、投资活动、筹资活动等,便于信息使用者结合三大报表来合理计算关键指标,如主体负债比率、经营活动及投资活动产生的经营成果、现金流量等,从而全面、合理地分析主体的财务状况,获利能力、现金流量状况。其次,主体一方面将价值创造方式(业务活动)与筹资活动分开列报;另一方面又将终止经营信息与持续性业务活动信息分开列报,有利于报表使用者较准确地判断主体未来的现金流量。由此可见,新的财务报表列报的目标和原则就是通过提供信息有助于使用者预测主体未来现金净流量的金额、时间安排和不确定性,以及评估主体产生未来现金净流量的能力,从而达到决策有用性这一目标。这与联合概念框架共同确立的目标要求是相吻合的,并且能够很好地贯彻决策有用性的目标。
(二)讨论稿将业务活动从筹资活动中分离将能提供对决策有用的信息
从财务管理角度来说,主体是通过业务活动(经营活动与投资活动)来给股东创造价值的,而筹资活动是为业务活动筹集资金,其本身并不创造价值,因此,报表使用者判断一个企业的前景如何,主要是通过经营活动与投资活动来分析企业的价值创造能力。另外,由于商业信用导致的债务从债务融资活动中分离出来归入经营负债,筹资活动的负债多是从银行等债权人处融资所得,因此将业务活动从筹资活动中分离出来,将有利于信息使用者正确、合理地分析企业的偿债能力,从而进行合理的决策。
(三)讨论稿要求主体将终止经营单独作为一个部分能够更好地提供决策有用的信息
因为财务报表的使用者通常使用主体经营活动的业绩信息来评估主体未来净现金流量的金额、时间和不确定性。要求主体将终止经营信息单独作为一个部分列示,这虽然仅是一个小小的举动,但是却能为报表使用者预测未来现金净流量提供更好的基础,于细微之处体现概念框架决策有用观的目标要求。
(四)讨论稿要求主体在财务状况表的业务部分和筹资部分分别列报资产和负债,该列报变化伴随着综合收益表和现金流量表对业务活动和筹资活动的划分,能更好地提供与主体现金流量有关的信息,以服务于使用者的决策
笔者认为委员会这样的划分颇具创新,突出强调主体现金流量方面的信息及其预测未来现金净流量的金额、时间和不确定性的能力。细究其文,讨论稿建议财务报表采用该种分类方式是基于这样的认识:财务报表的使用者(包括管理层)一般独立于资本结构来分析主体的业绩。将资产和负债按照业务活动和筹资活动进行归集将引起财务状况表形式的大变动,财务状况表不再按照要素分类(资产、负债及所有者权益),而是按照其功能分类。按照营业活动和筹资活动来分别列报资产和负债,可以清楚地了解管理层用于业务活动和筹资活动的净资产。这种变动以及由此引起的综合收益表和现金流量表对于营业活动和筹资活动的划分,更方便使用者计算各项活动的重要财务比率。比如,通过将经营资产净额与经营活动产生的收益进行比较能够更客观地分析企业的获利能力;通过将经营活动流动资产与经营活动流动负债比较分析经营活动本身所面临的短期财务风险,同理还可以通过分析经营活动、投资活动中所面临的长期财务风险,从而使报表使用者更全面地了解企业的财务风险;还可分别将经营活动、投资活动、筹资活动的会计利润与之相对应的现金流量相比较,从而有助于分析其产生现金流量的能力等等。所有这些信息都围绕一根主线,即如何更好地提供与主体现金流量有关的信息,从而有助于报表使用者预测主体未来产生现金流量的金额、时间和不确定性以及评估其产生未来现金净流量的能力,以服务于使用者的决策。
(五)讨论稿建议将基于不同计量基础的相似资产和负债在财务状况表的不同行次进行列报
相比允许同一报表项目包含基于不同计量基础资产和负债的列报方式,这种分解方式能提供对决策更有用的信息。笔者认为计量基础不同的相似资产和负债所面临的风险不同,带给主体报表的影响也不一样。按历史成本计量的资产是根据账面价值与可变现净值、可收回金额相比较,以较低者列报于报表中;按公允价值计量的资产、负债要按照公允价值来调整资产、负债的账面价值,以期末公允价值进行列报。显然,前者在会计处理上更加谨慎,给报表造成的“冲击”会更小一些,而后者面临的风险敞口更大,给主体报表造成的“冲击”更大、更加不确定。传统财务报表中同一报表项目包含基于不同计量基础资产和负债的列报方式大大降低了报表的使用价值,一份资产负债表中,有些资产用历史成本反映、有些资产则用公允价值反映,基本的数学规则告诉我们,把通过不同方法获取的数字相加,其结果是毫无意义的。因此,将基于不同计量基础的相似资产和负债在财务状况表的不同行次进行列报,能够提高报表使用者预测主体的未来现金流量。
(六)讨论稿建议主体将综合收益表中各组和各类的收入、费用、利得、损失按照这些项目的功能、性质或者同时按照功能和性质作进一步分解,这种水平的分解能给作为资本提供方的报表使用者提供决策有用的信息
在传统财务报告中,要求主体在附注中披露收入、费用的明细,以提高财务信息的有用性,如今讨论稿中将此部分内容纳入财务报表当中,笔者认为其用意如下:其一,传统财务报告体系中,虽然财务报表是财务报告体系的主体部分,但是其格式固定、内容也有限,大量信息是高度概括的,使用者要真正看懂其经济内涵,离不开附注,然而,主体财务报表附注中的内容越来越多,其中固然有许多重要的信息,但是并不是每位投资者都会付出太大的成本去搜索这些信息,从而使自己的投资决策带有不同程度的盲目性。将投资者普遍需要的信息纳入主表,一方面引起了投资者重视;另一方面减少了投资者分析主体获利能力、财务状况及现金流量的成本。其二,按功能分类后,主体按收入和费用的性质对项目作进一步分解,这样一方面可以让信息使用者方便地分析主体成本结构,并能与往年可比数据比较分析评价成本管理的水平以及尚存在的问题;另一方面可以让信息使用者极其方便地分析企业主营业务,并根据上年的可比数据分析主体主营业务发展的状况,从而可以较好地预测未来可持续的现金流量。
(七)讨论稿建议在现金流量表中用直接法列报现金流量能提供决策有用的信息
笔者认为直接法列报现金流量与财务报表目标更加一致,同时也能够提高财务信息的决策有用性,表现在:第一,用直接法列报主体经营现金收入与支出和全面收益的目标是一致的,这有助于报表使用者将经营资产、经营负债信息和经营现金收入、支出相联系。第二,关于经营现金收入、支出的信息有助于使用者达到分类的目标,并且这些信息将为使用者评价主体未来现金流量的金额、时间和不确定性提供极大的帮助。第三,有关经营现金收入与支出的信息有助于评估主体为进行经营、再投资、偿还债务、对股东分配利润等活动能从经营活动中创造充足现金流量的能力。因此,用直接法列报经营现金流量能够提供与评估主体流动性与财务弹性有关的信息。
另外,讨论稿建议列报模式的附注中包括一张将现金流量调节为综合收益的明细表,该调节表将收入分解为现金,除重新计量外的应计数以及重新计量项目(例如,公允价值变动)产生的收入。由此可见,讨论稿中建议采用的调节方法不同于目前现金流量表中所使用的间接法,因为前者是现金流量调节为综合收益,而后者是净利润调节为经营活动产生的净现金流量。讨论稿建议将现金流量调节为综合收益,有助于报表使用者单独分析这些构成项目,因为这些项目在帮助报表使用者预测未来现金流量和评估盈利质量时体现的能力不同。
四、联合概念框架及财务报表列报变革对我国的启示
纵观财务报表列报(讨论稿)的创新变革,无不体现与联合概念框架的决策有用性目标的高度一致。虽然关于财务报表列报的改革仍处于讨论稿阶段,但2011年7月IASB在国际会计准则理事会议程咨询中再次强调指出:“IASB一直在制定可以应用于财务报表编制的原则,以确保适当地列报分布式信息,以及报表中的信息内在一致地反映主体的活动”。可见IASB对财务报表列报改革的决心及改革的方向仍然是“报表中的信息内在一致地反映主体的活动”。在当前会计准则国际趋同的背景下,一方面我们应该积极参与国际会计准则的制定和变革,争取更多的话语权,以维护广大发展中国家的利益及自身利益;另一方面,更需要加强会计基础理论的研究工作。
首先,我国应该借鉴FASB/IASB,以及英国、加拿大等组织和国家构建财务报告概念框架的成功经验,积极构建适合我国的财务报告概念框架。我国目前尚无完整的财务报告概念框架,仅仅有类似概念框架的企业会计基本准则。但财务报告概念框架与我国基本会计准则的定位是不同的。财务报告概念框架从本质上说,主要是为准则制定机构制定或评价会计准则提供指南和理论基础。IASC在1989年“编报财务报表的框架”中就明确指出:“本框架不是一项国际会计准则,因此不对任何特定的计量和披露问题确定标准。本框架的任何内容都不能取代任何具体的国际会计准则”。而我国基本会计准则却是准则体系的一部分,内容既不规范也不完整,没有形成一个逻辑一致的理论体系,且未能很好地协调和统驭具体会计准则的实施。当前会计准则国际趋同的前提是财务报告概念框架的趋同,财政部于2010年4月的《中国企业会计准则与国际财务报告准则持续趋同路线图》已经表明了中国会计准则国际趋同的态度。因此我国应当重视在国际趋同中我国财务报告概念框架的建设,只有这样才能为我国今后制定或修订包括财务报表列报在内的具体会计准则提供指南和理论依据。
其次,在FASB/IASB的联合概念框架(初步意见)中都明显地强调“决策有用性”这一目标。由于各国资本市场发展程度不一,财务报告的目标形成了“受托责任观”与“决策有用性”并存的局面(葛家澍,2007)。虽然我国在基本准则(2006)中将“受托责任观”与“决策有用性”同时列为财务报告的目标,但考虑到当前我国资本市场的具体情况,我国将受托责任排在第一位的,决策有用性排在第二位的。IASB与FASB认为,虽然不同类型的主体由于成本限制等其他原因可以对他们作出不同要求的财务报告,但其财务报告目标应当是一致的,即为使用者提供决策有用的财务信息。IASB与FASB坚持认为“决策有用性”是财务报告的唯一目标,并且认为这一目标已经涵盖了“受托责任”的要求。如果在理论上我国及其他发展中国家不能提出需要不同财务报告目标考虑的充分理由,在当前国际趋同的背景下,我国可能要重新审视财务报告目标的定位,因为只有明确了财务报告的目标定位,才能理解财务报表列报变革所产生的影响及其所要达到的目标,进一步明确将来在财务报表列报变革中的方向。
最后,无论是FASB/IASB的联合概念框架,还是关于财务报表列报的讨论稿,两者都强调了如何更好地为信息使用者提供现金流量方面的信息,即如何预测主体未来现金净流量的金额、时间安排与不确定性以及怎样评估主体产生未来现金净流量的能力,以便更好地实现决策有用性的目标。而当前我国的报表使用者普遍关注的是有关盈利性指标方面的信息(即更加注重利润表的信息),对于现金流量表并没有引起足够的重视和充分的利用。这一方面与我国一直以来所强调的业绩考评指标和受托责任的财务报告目标有关;另一方面这也与我国不太重视现金流量理论的相关研究有关。未来国际财务报告的目标将会更多地转向决策有用性,更加注重现金流量方面的相关信息。因此,我们一方面应当重视现金流量理论的研究;另一方面不断完善相关业绩考评的指标,引导信息使用者在决策的时候关注现金流量的信息,从而提高信息使用者决策的质量和效率。
结束语
财务报表列报的创新变革,体现和贯彻了联合概念框架的思想精髓――决策有用性的目标。而IASB在2011年国际会计准则理事会议程咨询中再次强调指出的“IASB一直在制定可以应用于财务报表编制的原则,以确保适当地列报分布式信息,以及报表中的信息内在一致地反映主体的活动”这一内容,进一步说明了IASB对未来财务报表列报变革的决心及改革方向,而FASB/IASB联合概念框架取得的最新进展,为即将到来的财务报表列报的变革奠定了理论基础。
【主要参考文献】
[1] 葛家澍,陈朝琳.财务概念框架的新篇章――评美国FASB第8号概念公告(2010年9月)[J].会计研究,2011(3).
1现代包装的特点与信息定位的重要性
1.1现代包装的特点与功能变化现代包装涵盖了化学、物理、生物、人文、艺术等多方面,并不断地整合吸收其它新理论、新技术、新工艺、新文化,已经发展成为一个庞大的学科体系。包装也不再只是各种物理性能的集合体,而是包含了很多社会阶层、文化品位、生活价值观等复杂的内容,甚至是一种文化精神的化身。现代人们要求包装在满足保护产品、方便储运、促进销售等基本功能的同时,还要形式独特、时尚新潮,同时符合其所在阶层的文化特质,能体现人性关怀、情趣享受,甚至是精神寄托。这些给现代包装的发展带来重大挑战,包装信息的灵活、准确定位是迎接挑战的必备前提。
1.2包装信息定位的作用与原则包装信息定位的理念来源于产品市场定位,产品市场定位是指产品生产方针对消费者对该产品的爱好程度与心理感受,塑造本产品与众不同、个性鲜明的形象,从而使该产品在市场上有确定适当的位置。包装是为产品服务的,产品的市场定位在某种程度上要依靠包装上的信息设计效果,这种设计效果良好与否就取决于信息定位是否准确。通过包装信息定位,我们可以准确找出代表某种情感与理念的包装造型、结构、材料,以及包装外观上的文字、图形、色彩元素,使其能精准地与顾客心中的感觉联通起来,产生共鸣,留下亲切、可信赖与情感寄托的印象,从而成功地实现产品的市场定位。在进行包装信息定位时,一方面要了解市场上同类产品包装的特色,另一方面要根据自身产品特点,如材料、质量等客观信息与情感、性格等主观感受。同时,产品特定的使用场合、使用方式与使用者类型等也是产品包装信息定位的客观依据。
2感性工学在包装信息定位中的应用
感性工学是一门种学科,它具有广阔的理论架构与方法体系,包含了语意差异法分析法、阶层类别分析法、质量功能展开、眼动仪技术以及感性工学数学模式、感性工学计算机系统等。感性工学实施的关键有三点:一是如何根据人机工学和心理学的评估来捕捉消费者对产品的感受;二是如何通过顾客的感性来定义产品的设计特征;三是如何调整设计来满足社会及人们的喜好倾向[7]。在包装设计中,我们主要可以应用到语意差异法分析法与阶层类别分析法来进行包装信息定位。
2.1语意差异法分析法(SD法)从20世纪上半叶开始,定量化测量的方法日益重要,许多研究者开始用词汇的潜在含义来表达某种心理感受,形成了心理测量法。在众多心理测量法中,美国心理学家奥斯古德(CharlesE.Osgood)及其同事于1957年提出的语义差异分析法已经被运用在心理学、社会学、设计学等多个领域,目前已成为感性工学主要的情感量化方法。语意差异分析法由被评价事物的概念、形容词、受测者三方组成。在使用中,由多对(约10-30个)相反的形容词分别从度量表的左右两端来表述该事物的概念,度量表的中间被划分成奇数等级(3,5,7,9或11)。受测者在这些度量表上分等级对事物概念进行评估。当多分度量表综合在一起时,就能看到人们对该事物的认识态度,从而帮助设计者准确把握设计概念。在包装信息定位中,我们需要明确把握某一个概念的含义层次及其所占的分量,需要用到语意差异法分析法来实现精确的概念量化。以设计一个化妆品包装为例,针对化妆品“天然的”这个概念,我们设计出一个度量表,并完成测量与汇总工作(如图2、图3、图4),通过这个度量表我们可以清楚消费者对该概念的理解程度,从而指导包装概念的建立。
2.2阶层类别分析法(CategoryClassification)阶层类别分析法又称为感性信息分类方法、前向定性推论式感性工学等,该法通过划分层次的方法建立产品的感性结构,最后转化为设计细节,指导设计工作。阶层类别分析法需要以团队的方式进行,首先要对产品作一个感性市场的调查,再把团队中各自的想法进行充分讨论,提出设计总体目标,该目标就是O阶概念。接着团队成员再用头脑风暴等创造技法,充分发挥想象力,把其转译成具体的多个概念,这就是1阶感性概念。接着再对1阶的各个概念分别细分为多个感性子概念。以此类推,直到能够得到产品设计的详细物理参数阶层为止。这个“感性———物理特性”的树状图关系,就是贯穿阶层类别分析法的一条主要脉络,具体模型见图5。阶层类别分析法在包装信息定位中的应用将以具体的例子说明。假如我们经过市场调查后确定该包装的目标是体现“人性关怀”,那么我们可以选择“人性关怀”作为0阶概念,在此基础上再扩展到包含4个感性词的1阶概念,依次向下,直到经过6个阶层后找出具体的设计细节元素为止(如图6),这样就可以实现包装信息的精确定位,能够直接用到包装设计中。
3总结与展望
感性工学是为了响应消费者的多样化需要,重视消费者情感信息的体现而盛行的,其核心就是情感量化技术。该技术将感性意象与人工智能结合起来,利用信息科学的手段对人类情感过程进行模拟、识别和理解,然后应用到工程学与设计学的各个方面。包装设计是一个由工程学、心理学与艺术学等多学科交融的领域,在产品的营销与使用中具有举足轻重的作用。将感性工学技术应用到包装设计中,能站在使用者的立场去考虑技术、设备、材料、美感、成本和流通等问题,将使用者的生理与心理特性融入到其意识、审美、个性中去,快速把握并体现消费者的心理需要。这是一种消费者利益优先的包装设计方法,今后将会有更多的应用与延伸。
作者:钟周单位:广东工业大学
关键词:缩放概念图;电子地图;树形分层;数字化学习
DOIDOI:10.11907/rjdk.161788
中图分类号:G434
文献标识码:A文章编号:16727800(2016)010019203
0引言
随着信息技术和新媒体技术的迅猛发展,教育信息化已经渗透到教育的各个角落。目前,数字化学习作为一种全新的学习方式受到社会各界的重视,数字化学习中以知识数字化为中心的资源建设一直是研究人员探究的主要问题之一。建构主义学习理论认为,知识只有被整合、纳入现有的认知结构中才能有利于建构新知识。而概念图作为支持学生有意义学习的一种技术和方法有利于促进新旧知识的结合,并促使知识意义更加清楚明了,同时能够引起学习者对概念之间关系的注意。而且通过对知识概念图的构建,将原有知识和新知识建立联系,从而让学习者学习和掌握新知识,并培养学习者探索知识、分析问题以及解决问题的能力。因此,在数字化学习中有效地运用信息技术构建概念图,建设创新型数字化资源是当前教育工作者不可推卸的责任和使命。
1概念图及其相关研究
概念图在教学中的应用越来越广泛,特别是在中小学教学中的应用,随着新一代信息技术的普及与发展以及工具软件的不断推出,概念图已经成为信息技术与课程整合的有效手段之一。概念图是用来组织和表征知识的有效工具,它通常将某一主题或知识的有关概念置于方框或圆圈等图之中,然后用标明两个概念之间意义关系的连线将相关的概念和命题进行连接[1]。
概念图由5个要素组成,包括概念、关系、命题、交叉连接和分级结构,是一个五元组,记作 O=。其中,C是概念集合,代表事物或事件的规则属性,用一个名词或符号进行指定;R是关系集合,指概念集合中概念间的关系;P是命题的集合,两个或更多的概念通过某个连接词连接起来形成的一定意义关系是命题,命题是真正的意义单元;Cc是交叉连接的集合,表示较远概念之间存在的某种关系或命题;Hs是分级结构的集合,是概念和命题的呈现方式,一般有两种情况,一种是同一知识领域中的概念按照概括水平的不同层次进行分层排列,最综合、最具概括性的概念排在最上层,较具体、概括性低的概念依次排在下层。
概念图自20世纪60年代由美国康耐尔大学诺瓦克博士提出以来,国内关于概念图应用的探索日益活跃,众多学者对其展开了一系列深入研究。笔者在“中国知识资源总库(CNKI)”,以“概念图”为关键字检索2005年1月1日年至2015年12月31日在国内公开发表的期刊学术论文和博士、硕士学位论文,共检索到篇名中含有“概念图”的期刊论文1 390篇,以及学位论文222篇(其中硕士学位论文218篇、博士学位论文4篇)。从检索的论文数量和时间关系来看,概念图的研究在国内已经得到了广泛关注,特别是学位论文的深层次研究。自2005年以来关于概念图研究的期刊及学位论文统计情况,如图1所示。
通过对篇名中含有“概念图”的全部论文进行内容分析发现,关于概念图的研究主要集中在以下几个方面:概念图的理论研究、概念图的制作工具及其应用研究,以及概念图自身的应用研究等几个方面。在分析当前研究的基础上,本文从网络电子地图的缩放思想得到启发,进行缩放概念图尝试性研究,以期探索概念图研究的新途径。
2电子地图概述
网络电子地图在地图服务方面给人们提供了巨大便利,它突破了传统地图的空间限制,利用树形分层缩放可视化技术实现了地理信息系统的信息浏览与查询问题。网络电子地图既可以从城市地图放大到某小区地图查看局部信息,又可以从城市地图缩小到省份和国家,甚至整个世界,得到全局地图信息,网络电子地图的树形分层缩放特点体现在每一层中只显示当前地区最关键细节,同时在上下层之间也提供了全局与局部的链接信息。网络电子地图有树形分层、双向互动和按需动态地提供信息等特点。
2.1树形分层
网络电子地图在地图底图的基础上提供了丰富的附加信息,把提供多种附加信息的知识图叫作多层次知识图。多层次知识图是为了解决缩放中不同的抽象水平和上下级内容的表示与呈现问题,以及解决如何递进提供所需要的细节。在不同的地理范围可以同时看到封装在不同知识图中的3个层次的信息:不同范围的版图信息、道路基础设施信息以及交通信息,然后根据不同的地理版图范围进行浏览,可以放大或缩小到不同的地理范围,此时都含有与之相关的其它两层的道路基础设施信息以及交通信息,这就是电子地图的树形分层。树形分层缩放让人们在不同节点和不同等级层面上进行信息浏览,在水平方向上可以通过节点进行版图范围的搜索活动,在垂直方向上可以通过上下层之间不同等级层面上放大或缩小地理范围进行沉浸活动,通过树形分层实现了水平探索和垂直沉浸的一体化。
2.2双向互动
网络电子地图通过递进缩小浏览其概观,通过递进放大浏览其细节,通过概观与细节信息的双向互动,帮助浏览者找到感兴趣的信息,按照地理方位进行分层次缩放浏览,而且上下层之间也隐性展示了概观与细节内涵。由此可见,电子地图在设计中将细节信息融入到宏观结构中,在表示细节的同时提供概括版图,以帮助读者理解复杂的内容,提供垂直方向和水平方向上的概观与细节递进和互动支持,让人们在浏览地图时不容易迷失方向,同时了解其它所需道路基础设施信息及交通信息。
2.3按需动态
网络电子地图根据人们的需要进行放大局部细节或缩小至概观,按需提供细节,从而让浏览者在与电子地图的交互过程中选择动态数据,提供所需信息。比如,可以点击地图的图标以获取加油站等信息,也可以选择不同的路线规划。根据用户需求,动态地提供适量的地图信息是网络电子地图技术的精髓。
基于对电子地图特点的分析,查找某一地点的流程大致是:首先提供地图整体概观,然后进行依次缩放和筛选,再按需提供细节,最后再次缩小了解其概观。可以根据需要,周而复始地完成这一过程。
本文将这种双向的缩小或放大的缩放思想应用于概念图设计,根据某知识领域的合适维度递进提供上下级内容和抽象水平相适应的更详细或更简洁的细节信息,称之为缩放概念图设计。
3缩放概念图设计
概念图以简单直观的图形形式展现复杂的知识结构,运用概念图不但可以从可视化角度清晰地了解概念、知识以及知识之间的关系,而且可以通过概念图连线的引导按需获得与知识有关的各种媒体资源。
3.1知识体系分等级设计
网络电子地图的版图、道路以及交通信息分别隶属于3个范畴,浏览电子地图时可以在访问版图信息和道路基础设施的同时了解交通信息。缩放的概念图维度设计分为知识模型、多媒体资源库和学习者模型3个范畴,同时学习者模型是动态变化的。在进行概念图的叠加设计时应使概念图的导航方向和知识叠加方向正交,并根据不同等级访问概念图的每一层截面,每层截面都可以同时访问概念图的3个范畴的叠加层,为需求细节的信息提供支持,从而实现水平方式的探索。导航方向和知识叠加方向正交促使水平方向的移动和垂直方向的深入都具有开放性,可以实现水平探索和垂直沉浸的一体化。
概念图是将领域知识及相关媒体资源构建成非线性的、开放性的以及逐渐完善的资源集合,它以简单直观的图形形式展现复杂的知识结构,可视地揭示知识之间以及知识与资源之间的关系,使特定领域的知识以整体的、一目了然的方式呈现出来。在一个知识领域中,概念用定义描述,被赋予约定的指称(即术语)。一组概念可依据概念间的相互关系构建成概念体系。一般来说,概念体系反映相应的知识体系,知识体系按照合适的分层等级将领域或课程知识划分出合适的层次结构。如课程以树形分层自上而下依次表示为课程层、章层、节层、知识点层和子知识点层等,以这种方式提供概观和细节,如图2所示。一门课程包含若干章,每一章包含若干节,每一节包含若干知识点,某一知识点又包含若干子知识点。按照这种结构分出层次,包容度较大的章概念放在上面,包容度较小的节概念依次放在下面,同一类概念放在同一层次。
树形分层结构可以用一个五元组来表示,KT=(┬,,N,C,R),其中,┬表示领域顶层概念;表示底层概念;N表示树的节点集合{n0, n1, …, nm};C表示概念集合{c0, c1, …, cm},ci(i=0,1, …,m)表示一个键值,是唯一的;R表示树中相邻两层之间连线的集合,R=(Ra,Rb,Rc,Rd),a,b,c,d∈{1,2,…,m},也即直接相连的两个概念之间的关系集合,包括前提关系集Ra、父子关系集Rb、并列关系集Rc和附属关系集Rd。
3.2缩放界面设计
网络电子地图利用多层知识图建模、树形分层缩放可视化技术、信息叠加、概观与细节双向互动技术以及按需动态提供细节信息等技术,为人们进行概念图设计提供了技术启示和支持。基于缩放的概念图设计在知识体系分等级设计的基础上,设计树形分层缩放可视化界面,实现概观与细节双向互动,将知识模型、多媒体资源库和学习者模型3个范畴的信息进行正交叠加。在缩放界面设计时选择合适的树形分层可视化布局和可视化工具,同时在实现效果上,可以使用动画效果来展示上下层之间的转换过程,这样能够减轻记忆负担,从而改善用户体验。
矢量图形在任意放大、缩小或旋转等情况下都不会失真,因此,可水平移动的缩放界面是一种矢量图形环境,学习者可以通过改变视图范围的比例查看其它信息的概观或细节,可以在虚拟平面中使用二维平移和缩放技术浏览感兴趣的对象,同时,缩放对象允许递归嵌套和任意水平的缩放。缩放情况如图3所示,垂直轴Z表示在水平上不同放大率的比例。
4结语
本文提出的由相关理论基础支持的缩放概念图架构,借鉴网络电子地图的特点,不但可以清楚地描述概念并揭示知识之间的概观和细节关系,使其可视化展示,还可以将不同层次的知识结构与其它媒体类型的相关资源联系起来形成概念图知识模型,从而为学习者提供协作、共享、导航和检索等功能的可视数字化资源,有利于学习者在数字化学习中进行知识的学习与建构。
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以生物概念和非生物概念的视觉特征和触觉特征为材料,采用启动条件下的特征确认范式,考察了盲人概念表征中的特征模拟机制。结果表明:(1)同明眼学生比,盲生视觉特征和触觉特征联系更加紧密。(2)盲生视觉特征间并不直接相连,而是通过触觉特征相互联系。(3)盲生触觉特征到视觉特征的转换需要一个特征整合的过程。
关键词 盲人 通道特异性 模拟 知觉符号理论
分类号G761
1 问题提出
概念在人脑中如何表征是认知心理学研究的热点问题。传统的概念表征理论将概念看作是从感觉运动经验中抽象出来的非通道(amodal)符号,概念是抽象符号按照不同逻辑规则排列组合的结果,感觉运动系统的经验在概念表征中不起作用。随着知觉符号理论兴起,概念表征研究开始重视感知觉经验的作用,为概念表征研究提供了新的视角。知觉符号理论认为,当客体不在面前时,概念表征通过模拟来实现。模拟是对环境、身体和大脑相互作用过程中获得的知觉和动作的重现。概念模拟按照感觉运动通道的分布来进行,不同的感觉运动通道具有不同的模拟机制。概念表征根据情境要求只激活一个或几个感觉运动通道的经验。例如,对“苹果”,正在作画的画家会模拟出苹果的形状和颜色,正在烹饪的厨师会模拟出苹果的口感和味道。
Pecher等人采用视、听、味、嗅、触和动作6种感觉通道的信息,使用启动条件下的特征确认任务,每个概念结合不同通道的特征,相隔若干试次出现两次。在判断不同通道特征时,被试不得不从一个通道转换到另一通道,产生了通道转换消耗效应(modality—switchcost)。这表明,不同感觉通道具有各自的模拟机制,概念模拟具有通道特异性(modal—specific)。这一实验结果支持了知觉符号理论的观点。
概念表征的通道特异性为研究盲人感觉通道的模拟机制提供了理论依据和研究范式。盲人的视觉通道缺陷使他们在获得视觉经验时不同于明眼人,有可能导致他们具有与明眼人不同的概念表征方式。盲人获取视觉信息的方式主要有二,一是其它感觉通道的代偿。研究证明,盲人用触觉代偿视觉缺陷具有一定的神经基础。Pietrini等人发现,在触摸物体和面具时,盲人的枕叶、颞叶等与视觉腹侧通路相关区域的激活范围显著大于正常人。这说明,盲人视皮层的“视觉中枢”功能发生了变化,出现了跨通道重组。Noordzij等人要求盲生想象三个物体的触摸感觉,要求明眼学生想象三个物体的轮廓,并选出一个形状不同的物体,发现盲生和明眼学生不存在显著差异。这说明,盲生通过触觉补偿了视觉缺陷。二是借助策略形成视觉表象。研究发现,盲生存在视觉表象,这种表象的产生不像明眼学生那样容易,盲生要借助于词汇语义、触觉或空间表征等策略来形成视觉表象。
盲人的视觉信息获得方式为多通道概念表征提供了基础。但是,盲人在视觉通道模拟时,视觉信息并非源于直接的感知运动经验,这就为模拟的效果和真实性打了折扣。通过其它通道代偿表征的信息会对模拟具有一定影响。那么,盲人的视觉特征同触觉特征的关系是怎样的?两者的模拟机制是否相同?盲人通过触觉获取形状和结构信息,这种模拟机制和通过触觉直接获得的质地、温度等感觉信息是否一致?本研究将以概念的形状一结构特征为材料对此进行研究。为了区分,将形状、结构特征统称为视觉特征,以别于质地、温度等触觉特征。对这一类概念特征,明眼人通过视觉获取,盲人通过触觉获取。形状一结构特征的获取方式体现了盲人视觉信息获取的独特性。
2 研究方法
2.1 被试
盲生和明眼学生各40名,男女各半。盲生来自盲人学校的职高一、二年级,平均年龄18.9岁,均为先天盲。明眼学生为大学一、二年级本科生,平均年龄19.7岁。
2.2 设计
研究采用启动条件下的特征确认范式。采用2(被试类型:盲生、明眼学生)×2(转换方式:同通道转换:视觉特征一视觉特征;跨通道转换:触觉特征一视觉特征)完全随机实验设计。因变量是被试对启动词对和目标词对均反应正确条件下对目标特征的反应时和概念一特征对第二次呈现时的错误率。
2.3 材料
参考《现代汉语分类大词典·辞海版》,选取生物概念和非生物概念各15个,对每个概念写出两个视觉特征和一个触觉特征,共有90个概念一特征对。20名盲生和20名本科生对90个概念一特征对进行评定,包括:(1)概念一特征对熟悉性的7点评定;(2)概念与特征联系强度的7点评定。(3)明眼学生评定视觉和触觉对某一事物(概念)特征的贡献大小。两种通道评定顺序在被试间平衡。指导语是:“请你用数字评定视觉和触觉在概念特征获得中的作用,1表示该特征根本不通过视觉(或触觉)获得,7表示该特征只通过视觉(或触觉)获得”。最后选取概念特征的通道性质的标准是:该通道的平均得分超过5,另一通道的平均得分低于3。剔除熟悉性过低的6个概念,保留生物概念和非生物概念各12个,总共有24个概念,形成了72对概念一特征对。其中,24个概念一视觉特征对和24个概念一触觉特征对为启动词对,生物和非生物各12个;24个概念一视觉特征对为目标词对,生物和非生物各12个。两组视觉目标词对采用相同的概念特征词对。
概念一特征对熟悉性的方差分析表明,盲生和明眼学生的平均熟悉性分别为6.04和6.11,差异不显著,F(1,66)=3.85,p>0.05;视觉启动词对、视觉目标词对和触觉启动词对的平均熟悉性为6.11、6.08和6.04,F(2,66):0.30,p>0.05,差异不显著。概念一特征联系强度的方差分析表明,盲生和明眼学生的平均联系强度分别为6.07和6.09,F(1,66)=0.22,p>0.05差异不显著;视觉启动词对、视觉目标词对和触觉启动词对的平均联系强度分别为6.13、6.12和6.00,F(2,66)=0.88,p>0.05,差异不显著。明眼学生评定的通道贡献的方差分析表明,视觉启动词对、视觉目标词对和触觉启动词对的平均通道贡献为分别6.26、6.21和6.16,F(2,66)=0.47,p>0.05,差异不显著。
32个概念作为填充材料,半数为生物,半数为非生物。32个概念组成64对概念一特征对,24个概念的启动特征和目标特征均是错误特征,4个概念的启动特征是正确特征,目标特征是错误特征,4个概念的启动特征是错误特征,目标特征是正确特征。这样,正确和错误的概念一特征对的数量相等。另有6对(3对正确,3对错误)练习材料。
使用音频编辑软件CoolFt将材料录制成音频文件,并将每对概念一特征对的录音编辑成时长在2900—3000ms范围之间。总共得到了112个音频文件。
2.4 仪器
笔记本电脑,材料呈现及被试反应由电脑自动记录。计时单位为rns,误差为±1ms。
2.5 程序
音频文件由E一蹦me系统控制呈现。实验包含112个试次。启动概念一特征对和目标概念一特征对各24对,填充材料64对。
被试端坐在电脑前,左手食指放在F键上,右手食指放在J键上。正式实验前为练习阶段。实验开始后,首先在双耳呈现250ms的提示音,接着呈现一个概念一特征词对,被试按F或J键判断概念一特征对中的特征是否是概念特征,“是”则按下F键,“不是”则按下J键。一半被试的用手按此规定,另一半被试的用手规定相反。被试按键后,进入1000ms的缓冲,随后进入下一试次。若被试未按键,程序在4000ms后自动进入下一试次。被试被随机地分为两个组:(1)同通道转换组:同一概念两次呈现的特征均属于视觉特征;(2)跨通道转换组:同一概念首次呈现触觉特征,第二次呈现视觉特征。每组被试包括20名盲生和20名明眼学生。两组被试的实验呈现顺序均采用伪随机化,使得同一概念的两次呈现相隔18个试次(Perch et a12004)。
3 结果与分析
剔出平均错误率超过20%的盲生被试4名,视觉特征一视觉特征组1名,触觉特征一视觉特征组3名。反应时分析时删去错误反应和M±3SD之外的数据。被试对目标特征的平均反应时和平均错误率。
反应时的方差分析表明,被试类型的主效应显著,F(1,72)=16.31,p0.05。被试类型和切换方式的交互作用显著,F(1,72):6.45,D
错误率的方差分析表明,转换方式的主效应显著,跨通道转换组的错误率显著大于同通道转换组,F(1,72)=6.17,p0.05。
4 讨论
本研究发现,明眼学生同通道转换组和跨通道转换组的反应时结果同Pecher等人(2004)的研究结果一致。同通道转换组的明眼学生对视觉目标特征词对的反应要显著快于跨通道转换组的明眼学生,出现了通道转换消耗效应。这说明,在明眼人的概念表征中,视觉特征和触觉特征具有不同的模拟机制。启动词对为触觉特征时,明眼学生会在触觉通道中进行模拟来进行概念特征对的判断。当目标词对为视觉特征时,由于模拟机制不同,视觉特征的模拟需要转换到视觉通道中进行,产生了触觉一视觉的通道转换消耗效应。盲生的实验结果没有发现通道转换消耗效应,不同组的盲生对视觉目标特征的反应时不存在显著差异。这说明,盲生概念的视觉特征和触觉特征具有相同的模拟机制。盲生在表征视觉特征和触觉特征时并不需要模拟机制的转换,因而没有出现通道转换消耗效应。
这一结果支持知觉符号理论有关概念表征具有通道特异性的假设。盲人由于感知觉缺陷,在缺失通道模拟时,模拟的效果和数量就会和其它通道存在差异,形成了不同于明眼人的概念表征。盲生概念的视觉特征是通过触觉通道获得的,视觉特征和触觉特征具有相同的模拟机制,视觉特征和触觉特征类似于同一感觉通道的信息;明眼学生的视觉特征和触觉特征属于不同感觉通道的信息。这说明,知觉加工影响概念表征。不同的感觉运动通道的特征具有不同的模拟机制,在判断概念的不同感觉通道的特征时,需要进行模拟机制切换,从而产生了通道转换消耗。传统的概念理论无法预测这一结果。传统的概念理论认为,各种感觉通道的经验转换成抽象符号后共同储存,知觉过程不会影响概念表征过程,因而就不会出现跨通道提取的转换消耗。
本研究另一个重要的发现是,盲生在两种实验条件下反应时均显著大于明眼学生。将明眼学生视觉特征一视觉特征问转换的反应时看做基线,不论在同通道转换组还是跨通道转换组,盲生对视觉目标词对的反应时均显著大于明眼学生。实验前的材料评定排除了材料熟悉性影响概念特征判断的可能性,并且,在以往实验中也没有发现盲生对听觉刺激的反应要慢于明眼学生。更重要的是,在对启动概念特征对的反应时进行方差分析后,并没有观察到盲生和明眼学生反应时的差异,F(1,72)=1.56,p>0.05。因此,可以推断,盲生两种条件反应时均大于明眼学生的原因可能是盲生从视觉特征和触觉特征转换到视觉特征均需要一个特殊的过程。盲生的实验结果并没有出现通道转换消耗效应,因而可以推断,这一过程并不是通道模拟机制的转换。这一特殊转换过程说明了盲人视觉特征和触觉特征之间存在一种特殊的联系方式。对这一特殊联系方式的解释将结合进行进一步阐述。
揭示了盲生和明眼学生的视觉特征和触觉特征之间的不同关系。实线和虚线的含义分别是:有实线关系的特征之间直接联系,特征之间可以直接通达,不存在转换消耗;有虚线关系的特征之间的联系是间接的,特征之间的通达需要一个额外的过程。三条虚线的涵义不同:(1)明眼学生的触觉特征和视觉特征之间的虚线表示两特征之间的通达需要模拟机制的转换。(2)盲生的视觉特征之间的虚线表示视觉特征之间的转换需要一个过程。这可能是由于盲生的视觉特征是通过触觉通道获得的,视觉特征之间的联系松散。盲生视觉特征不直接相连,而是通过触觉特征联系在一起。盲生在激活视觉特征时,需要通过触觉通道来模拟。(3)盲生的触觉特征和视觉特征之间的虚线表示,盲生要想从触觉特征通达视觉特征,可能需要一个整合过程。盲生的概念表征以触觉表征为主,这种触觉表征的最直接对象就是事物的质地、温度等属性,如果想要通过触觉形成事物形状和结构的视觉表征,就需要进行一系列的整合,包括时间维度和空间维度的整合,将触觉感知的分离的形状和结构信息整合成为事物完整的形状和结构。因此,盲生在形成概念的触觉模拟之后,需要通过整合触觉表征来形成概念的视觉表征。
对于盲人而言,代偿获得的信息能够在多大程度上参与概念的表征?盲人无法通过视觉直接地感知外在事物的形状、颜色、运动和空间位置关系等属性,但通过语言和其它通道,部分代偿了由视觉缺陷造成的信息缺失。感觉跨通道重组的研究表明,盲人大脑的视觉区会因为触觉刺激被激活,说明盲生可以通过触觉来获得事物的视觉属性。盲生也可以通过语言的作用,使用策略来表征缺失通道的信息。
本研究证明,在盲生的概念表征中,涉及多通道的感知觉信息,即使是缺失的视觉通道的信息也能得到表征。但是,通过触觉通道获得的形状结构信息同质地和温度等信息不同。虽然盲生的视觉特征和触觉特征之间不存在通道转换消耗,但触觉特征通达视觉特征需要整合过程,视觉特征之间相互激活也比较困难,必须通过触觉特征激活才能彼此通达。这说明,虽然盲人和同明眼人都存在多通道的概念表征,但由于视觉缺陷,盲人的概念表征具有独特性。这一发现对于改进盲生的概念学习具有重要启示。为了提高盲生表征形状和结构的能力,应该加强盲生的形状结构特征和触觉特征的联系,让他们以触觉特征为中介,实现视觉特征之间的快速通达。应该提高盲人的视觉通道和触觉通道的表象能力,帮助他们使用经验和语言策略,形成对于无法直接触摸事物的概念表征。
5 结论
通过触觉通道代偿,盲生的视觉特征得到了表征。但是,盲生视觉特征间的间接联系方式以及触觉特征通达视觉特征过程中的整合过程均不同于明眼学生。盲生视觉通道的经验缺失导致了特殊表征机制的产生,证明了知觉符号理论的假设。
参考文献
1 Barsalou L W.Perceptual symbol systems.Behavioraland Brain Sciences,1999,22:577—660.
【关键词】学习风格;概念图;神经网络
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2009)01―0099―03
一 简介
学习者的学习风格一般用来描述学习者在进行信息加工 的(包括接受、存储、转化和提取)过程中所习惯采用的不 同方式。试验表明,学习者的学习风格对学习者的学业成就 会产生明显的影响 (Kim & Michael, 1995) [1]。因此,采用 与学习者学习风格相匹配的教学策略和教学方法,能够让学 习者对信息保持的时间更长而且更容易提取与迁移;另外, 同那些与采用的教学策略和教学方法相抵触的学生相比,这 些学生能以更加积极的态度面对课程的教学目标(Riding & Grimly, 1999) [2]。
学习者的个性差异给网络课程的教学设计者带来了一个极大的挑战,即如何在网络课程教学设计过程中创建一个并 不带有明显的对某种特定学习风格倾向的网络课程或学习资源。
AHT(Adaptive Hypermedia Technology),即适应性超媒 体技术被认为是解决许多包含在超媒体学习环境中学习问题(如认知负担和学习者迷航)的最有效的策略。适应性超媒 体技术的核心理念是按照学习者的个性特征设计与开发教学 内容和教学资源。然而,目前对大多数教育超媒体系统的研 究主要集中在学习资源和学习环境的构建上,很少关注学习 者的个性差异。一个基于 Web 的教学系统必须包含关于学习 者学习风格的信息以为学习者提供最优化的教学资源 (Carver,Howard & Lane,1999)[3]。 在传统的面授教学条件下,学习资源以印刷材料为主,而在当今的网络学习环境中,学习资源都是以超媒体方式呈 现的。由于传统教材同超媒体教材在教学内容安排上的逻辑 结构不同,因此利用传统学习风格测量方法得出的数据来开 发基于 Web 的学习资源显然是不适合的。即便是目前已有的 某些在线学习者学习风格测量方式,仍然还是通过要求学习 者完成在线调查问卷来收集学习者的学习风格信息。本研究 应用神经网络方法,对在线学习者在使用超媒体课件进行学 习的过程中所体现出的浏览行为确定学习者的学习风格,而不需要学习者完成测量量表。
二 从学习者的浏览行为到概念图的映射
1概念图简介
概念图(Concept Map)最早是由是诺瓦克(J.D.Novak) 博士于1971年在康乃尔大学研究儿童科学概念改变的过程时 所提出的。概念图是根据奥苏贝尔(David P. Ausube)的有意 义学习理论以及建构主义学习理论构建起来的一种帮助学习 者构建合理的、结构化知识的教学工具。奥苏贝尔认为:知 识是按层次结构组织起来的,知识之间是有联系的。概念具 有不同的深度,非常笼统的概念包含着不太笼统的概念,而 不太笼统的概念中又包含非常具体的概念。因此,Novak和 Gowin指出,概念图应该是具有层次结构的,人们可以用适当 的关联词来说明不同层次概念之间的纵向关系,并确定不同 分支之间的横向联系。这正是认知结构的渐进分化和融会贯 通特征的体现[4]。
概念图(Concept Map)理论是一种关于信息的组织、表达 和分析的技术。借助它可以将一组彼此关联但又各具复杂含义 的信息转化成易于理解、条理化的结构,以便进一步分析[5]。 直观地说,概念图就是一组网络图,图中的每个节点表示某个 命题或知识领域内的概念,各节点之间的连线表示节点之间的 相互联系。概念图理论致力于以下几个方面的研究[6]:
(1) 如何选择、划分和表示信息节点;
(2) 信息状态如何有效的分类和描述;
(3) 如何构建、表述和结构化存储概念图;
(4) 对于概念图采用不同数学方法进行有针对性的分析。 在学习某一命题中的新概念过程中,通过使用概念图, 让新概念所表达的信息总是不断地与学习者头脑中原有概念 发生相互作用,并整合到学习者已有的概念结构中去,并且 按照“渐进分化”的原则,形成一个更为紧凑的认知结构图 式,其结果便是学习者所构建的认知结构图示逐步向这一领域内的专家所构建出的认知结构图式相靠近[7]。
2学习者的浏览行为
本研究与传统的学习风格测量方法的不同之处在于,该方法是通过观察在线学习者的网络浏览行为(Web Browsing Behavior,WBB)来确定学习者的学习风格的。学习者是在 浏览网络课程的过程中完成课程学习的,由于学习者个体间 内部信息加工方式的差异,相应地就会表现出行为模式的差 异,这些浏览行为也就会内隐地包含可能代表学习者特殊喜 好或兴趣的信息,将这些信息与目前已有的学习风格类型相 对比就有可能确定学习者的学习风格。
在基于 Web 的远程教学系统中,学习者通过超媒体课件 进行学习。这类学习课件的知识点拓扑结构大多是树状结构, 学习者在树型目录的引导下进行课程的学习。从某种意义上 来讲,目录树决定了整个课程内容中知识点的分布结构状况。 使用树状结构的优点是:知识点的表示方式比较直观,设计 导航的时候比较容易操作。但由此也带来一些缺点,一般而 言,树状结构的教学内容通常是按照章、节顺序建立的, 所 包含的信息量太少,这样的组织形态实际上对于提供学习障 碍诊断并以此作为分析诊断的依据并无太大的帮助。大量的 实践也表明,知识点之间的复杂联系并不是仅仅通过树状结 构图就能清楚地表达出来的。从建构主义学习观的角度来讲, 学习者的学习过程也是其自身构建知识的过程,其结果就是 学习者按照自己的学习风格在头脑中构建出一幅符合自身信 息加工特点的知识表征图,即概念图。
3从学习者的浏览行为到概念图的映射
通过以上分析,可以将网页以及它们之间的链接看作是概念之间的结构关系,将网页间的知识点映射为概念图。通过网 页之间的结构方式与学习者的行为相结合,Liu 和 Lin(1999) 提出了一个基于网页的概念图课件结构。每个网页被定义为一 个概念的节点[8]。在基于 Web 的超媒体学习资源中有四种类型 的节点链接:C、E、X 和 J 型。C 型链接被定义为学习路径的 主要流程,它被用来描述期望的学习路径,按照课程的设计者 在不同的教学目标中被定义;它可以用来表示同一概念图的停 留点以及下一个概念图的导入,C 型链接如图 1 所示。
与 C 型链接不同,E 型链接(Explanatory-type link)是一 种解释性的链接,它将学习路径指向概念节点的子层来补充 说明带有 C 型链接的主要流中的概念节点,即它将导入“解 释型”的概念,可以理解为当前概念的下层概念。 X(eXtension-typle link)型链接是一种可扩展的链接,用来支 持带有 C 型链接的概念知识的扩展,可以理解为与当前概念 所处于同一层次的概念,如图 2 所示。J 型链接可以将当前链
接导向任意的概念图,所谓任意表示可以选择任何的节点进入;而所谓任何一个节点则表示可以是整个基于 Web 的课程 中任何一个概念图上的某一节点。
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三 应用神经网络确定在线学习者的学习风格
1神经网络简介
神经网络被用于模拟人脑神经元的活动过程,其中包括对信息的加工、处理、存贮和搜索等过程,它具有如下基本特点:
(1) 能够充分逼近任意复杂的非线性关系,从而形成 非线性动态系统,以表示某种被控对象的数学模型;
(2) 能够学习和适应不确定性系统的动态特性;
(3) 所有定量或定性的信息都分布储存于网络内的各 个神经元中,从而具有很强的容错性和鲁棒性;
(4) 采用信息的分布式式并行处理,可以进行快速大 量的运算[9]。
对学习者学习风格的识别可以被理解为是对学习者个性 特征的识别问题,这一问题同模式识别的问题是类似的,它 们之所以类似,是因为它们都是根据某些特征对一个无穷的 输入进行分类(Castellano,Fanelli & Roselli,2001)[10]。应 用神经网络对学习者学习风格进行分类的优势如下:
(1) 模糊识别能力和对数据的充分理解能力;
(2) 归类能力和从特定样本中的学习能力;
(3) 具有额外参数的升级能力;
(4) 执行速度使它们成为理想的实时应用;
2应用 Hopfield 神经网络测量在线学习者的学习风格
1982 年 J.Hopfield 提出了可用于联想存储器的互连网络, 这个网络被称为 Hopfield网络模型,也称 Hopfield模型。 Hopfield 神经网络模型是一种反馈神经网络,从输出端到输入 端有反馈连接,其网络模型结构如图 3 所示。Hopfield 网络可 用于联想记忆,如果把稳定状态视为一个记忆样本,那么从 初状态向稳定状态收敛的过程就是寻找记忆样本的过程。初 态可认为是给定样本的部分信息,收敛过程可认为是从部分 信息找到全部信息,这样就实现了联想记忆。具体地讲,就 是合理选择权系数,使得网络的稳态恰好为联想存储的一组 稳态 M。如果网络的初态在 M 中,则网络的状态不变;如果 不在 M 中,希望网络所达到的稳定状态应该为 M 中与初值在 Hamming 距离意义最近的状态。
图 4 和图 5 分别是领域内专家所构建出概念图和学生在 学习过程中所构建的概念图。由此,我们可以将图 4 和图 5 的概念图转化为 M 和 S,分别作为 Hopfield 网络的稳定状态 和输入样本,这样就可以对学习者在学习过程中所带有的学 习风格进行测量。
四 结论
文章提出一种新的测量在线学习者学习风格的途径,采用 结构比较简单的 Hopfield 网络进行学习风格的识别是可行的。
参考文献
[1] Kim. J & Michael, W. B. (1995). The relationship of creativity measures to school achievement and preferred learning and thinking style in a sample of Korean high school students [J]. Educational and Psychological Measurement, 1995, 55:60-71.
[2] Riding, R., & Grimly, M. (1999). Cognitive style and learning frommultimediamaterialsin11-yearchildren[J].British Journal of Educational Technology, 1999,30:43-59.
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[9] 李士勇.模糊控制神经网络和智能控制论[M]. 哈尔滨:哈 尔滨工业大学出版社,1998:101-1031.
【关键词】本体 概念匹配 Prompt 显式语义分析 维基百科
近年来,本体已经被广泛的应用到知识工程、语义Web、人工智能、数据集成、信息检索等研究领域。关于本体相似度计算也随之成为了研究热点。为了计算本体之间的相似度,可以利用本体概念匹配算法进行衡量。通过本体概念的相似度描述本体之间的相似度,进而完成本体映射和本体其他相关计算。
本文首先分析了当前主要的本体合并工具中的本体概念匹配算法,针对本体概念匹配算法在计算本体概念相似度方面的不足,将基于维基百科的显式语义分析方法应用于本体概念相似度计算中,以此来有效的提升本体相似度计算的准确性和效率。
1 显式语义分析
为了克服本体合并工具prompt在本体概念匹配中忽略了概念的语义信息这个缺陷,采用显式语义分析取代字符匹配来提高本体概念匹配的准确性和效率。
显式语义分析(Explicit Semantic Analysis,简称ESA) 是一种类似于广泛应用与信息获取领域的向量空间模型的方法。Evgeniy Gabrilovich 和Shaul Markovitch提出了基于维基百科的ESA 算法,它不是通过比较词的权重向量来比较查询的词和文档之间的相关性,而是通过比较与词相关的维基文档的权重向量来计算相似度。每个维基概念都是由出现在这个文章中的词向量来表示,向量的矢量是通过 TFIDF 模型得出的权值,这些权值表明了词和概念之间联系的紧密度。由于这个方法使用的维基概念都是人们所认识的、所熟知的概念,而不是像LSA 方法中通过纯粹的统计方法得出来的潜在概念,所以被称为显示语义分析。
基于维基百科的ESA算法相对于其它语义分析方法取得了更好的性能表现,表3给出了不同计算方法间的性能比较。
基于维基百科的ESA 算法将维基百科数据集中每篇文档对应于一个词条,利用文档中的词语解释词条的语义内涵,词语的权值通过TFIDF 计算,每个词条就表示为一个带权向量。然后按照词语建立倒排索引,每个词语可以表示为词条集对应多维空间中的向量,词语之间的语义相关性就可以通过向量距离进行计算,见表3。
文档T={wi}表示输入文档,表示与{wi}相对应的TF》IDF向量;用表示词语wi的倒排索引向量,其中kj为词语wi相对于词条cj(cj∈{c1,c2,…,cN})的倒排权值,N为维基百科中所有词条的数目;文档T对应为长度为N的语义解释向量V,其第i纬度词条cj对应的词条权重为∑wi∈Tvi·kj;文档Ti和Tj之间的语义相似度可以用其对应向量Vi和Vj夹角的余弦值表示,词语wi和wj之间的语义相似度可以用对应向量Ki和Kj夹角的余弦值表示:
Evgeniy Gabrilovich 和Shaul Markovitch提出的基于维基百科的ESA 算法是针对西文文本的,中文文本与西文文本相比,词与词之间并非用空格分开,需要借助相关技术将词从词条的正文中抽取出来,这一过程称为分词。本文使用的是中科院的ictclas 分词工具,在此向作者表示感谢。由于中科院的分词工具分词粒度过细,造成中文词语间相似度没有预期理想,对基于维基百科的ESA算法进行了改进,在分词的基础上加入了维基百科词条的正文中词条链接信息,以提高中文词语间相似度的准确性。
2 实验研究
基于维基百科的ESA算法的编程实现分为两部分:预处理中文维基百科数据生成词向量和根据词向量对两个中文词语语义相似度进行计算。预处理的具体步骤为:先解析2.9G的中文维基百科的XML文件,对解析后的内容进行繁体转简体处理、分词处理和链接信息提取,然后建立每个条目的属性向量,共有800751个词条,接下来对属性向量进行倒排索引建立词向量,共2239226个词向量,最后进行压缩词向量和标准化词向量。
改进后的基于维基百科的ESA算法在中文词语语义相似度计算上准确性接近了ESA算法在西文词语语义相似度计算上的准确率,计算效率4ms左右,相比传统的潜在语义分析方法在准确性和效率上都有显著提高。
将改进后的基于维基百科的ESA算法替代Prompt的原有本体概念匹配算法, 即用基于维基百科的ESA算法的计算部分代码替换Prompt中进行概念匹配的源代码。基于维基百科的ESA算法的计算部分代码如下:
protected static double ComputeSemanticRelatedness(string FirstText, string SecondText, CompressedTVectorList TVList)
{
CompressedTVector FirstVector, SecondVector;
double SemRel ;
FirstVector = WikipediaESA.GetVectorForText(TVList, FirstText);
SecondVector = WikipediaESA.GetVectorForText(TVList, SecondText);
SemRel = puteSemanticRelatedness(FirstVector, SecondVector);
return SemRel;
}
表4:为使用两种算法对一些常用的同义词的语义相似度进行判断得出的结果比较。表4中第2列为使用Prompt检验得到的结果,第3列为使用改进后的算法得出的结果。
由表可以看出,将改进后的基于维基百科的显式语义分析方法替换Prompt的原有的本体概念相似度计算方法提高了本体概念匹配算法的准确性和效率,有效的提升了本体相似度计算的准确性和效率
3 结论
本文使用改进后的基于维基百科的显式语义分析算法对斯坦福大学开发的本体合并工具Prompt中的本体概念匹配算法进行改进,弥补了其本体概念相似度计算缺少语义信息的缺点,很好地提高了本体概念匹配算法的准确性和效率,以此有效的提升了本体相似度计算的准确性和效率。在未来的工作中,还需要对该算法进行改进,使其能更好地识别动词同义词和形容词同义词。
参考文献
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〔关键词〕 哲学,信息,逻辑,工具
〔中图分类号〕B81-05 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1004-4175(2015)01-0050-04
〔收稿日期〕 2014-11-16
〔作者简介〕 刘 鹏(1974-),男,山西洪洞人,山西大学哲学社会学学院博士生,主要研究方向为逻辑学和信息哲学。
信息世界的发现是人类发展到目前阶段最令人振奋和影响深入的事件,无论对于日常生活亦或是学术研究,信息已经作为一个主要的、基本的材料或因素在发挥着基础性的作用。与证明、真值、后承、算法等逻辑学传统研究对象比起来,逻辑把信息概念纳入视野作为研究对象还是新近的事情。本世纪初,大量技术和哲学的研究汇集形成了逻辑与信息哲学这个新兴的领域。随着信息世界的发现,哲学和逻辑的主题、研究内容和方向已经发生了信息转向,围绕信息展开学术研究激发和促进了思想的大发展和对世界的新理解。
一、信息为逻辑提供洞见和新的理解
信息哲学近来得到很大发展,其元概念是信息。信息哲学在探索交流是如何可能的问题时,发现了信息概念的哲学价值。有哲学家把交流比作打网球,信息就是交流的网球。我们发现,交流主体必然涉及不止一方,交流应该是至少两个以上主体间的交流,说明交流带有社会性;交流过程必然涉及不止一个单向的过程,交流应该是至少一个以上双向的对话过程,说明交流带有动态性;这种动态性必然涉及主体信息状态的不断更新过程或主体信念系统的修正过程,必然带有主体心理的因素参与其中,因此交流又应该具有心理性。我们可以说,信息哲学带给现代逻辑的洞见至少有主体间性的洞见、动态修正性的洞见、主体心理性的洞见和逻辑真理的洞见。
(一)主体间性的洞见。我们知道,信息世界发现后,交流成为哲学的基本问题。交流应该是至少两方的主体间的交流,信息在两个以上主体间流动,最终达到通过交流认识世界的目的。信息概念本质上涉及多个主体,生活世界中的信息是具有社会性的,信息成为逻辑的研究对象,必然为逻辑研究提供社会性洞见,从而为逻辑学发展开拓道路。一个很好的例子是现代认知科学,认知科学主要研究主体的认知机制与过程,认知科学有一个很重要的概念是主体间性,认知科学发展也是有其逻辑支撑的,其中一种是认知逻辑,认知逻辑在表达信息的抽象形式,刻画信息流的动态过程中,就把认知科学的主体间性很好地刻画出来了,从而极大促进了认知科学的认识和深化。信息的社会性洞见还为逻辑学的信息转向提供了具体的研究对象。我们认为,包括经典逻辑在内的传统逻辑处理的主要是单主体的逻辑,主要是刻画系统内的推理过程,比较多个主体的信息流动的处理,有很大局限性。多主体信息流的刻画成为逻辑学的挑战性课题,多主体逻辑同时对于人类理解信息世界,关照日常生活提供全新的理解。因此,刻画多主体逻辑的理论意义和实践意义都很重大。逻辑学在把握社会性的过程中必将得到极大的发展。
(二)动态修正性的洞见。信息为逻辑提供的第二个洞见是动态修正性的洞见,主要体现为将逻辑研究视野转变到对主体动态活动的关注上来。范本特姆把信息引入逻辑学,提出了新的逻辑学动态研究纲领:在逻辑学研究中引入主体活动这个范畴,把主体的活动作为同逻辑命题那样加以同等对待。〔1 〕 (P503-519 )这样,逻辑学就呈现出由静态认知研究转向动态认知研究的新阶段。我们看到,逻辑开始转向对信息更新、交流和主体间互动等新内容的探索和研究。逻辑不再满足于以往的抽象推理有效性的研究,不再满足于那种逻辑形式的静态的演绎,不再满足于从真到真的完美过渡,而是关注于实际生活中的人或某个智能体等这样的主体实际是如何在动态的思维的,关注主体在有限信息环境中是如何根据信息流动来得到结论的整个行动过程的,关注于立足主体行为与主体意图、信念等的变化之间的动态关系,关注于主体的行为的认知基础和认知解释。比如当代动态认知逻辑研究人的会话过程的主要思路是结合具体情景分析信息如何生成、研究认知中的推理过程、分析信息的更新状态、分析人的信念的修正,在这个思路中,涉及大量语言学、认知科学和逻辑学知识,最终结果是建立会话过程的信息结构模型,理清信息流动轨迹。也就是说,逻辑学动态性的重要标志是把信息活动作为逻辑学研究的中心任务,逻辑的大量工作都集中在对主体诸如言语行为、交流、观察、学习和信念修正等动态机制的研究上。这样的研究既对语言结构分析意义重大,也对主体的动态化过程认识、计算机信息处理以及人工智能研究都具有重要的意义。
(三)主体心理性的洞见。信息为逻辑提供的第三个洞见是主体心理性的洞见。我们知道,逻辑学尤其是近代经典逻辑学是拒斥心理主义的。弗雷格曾经为了给数学找到坚实的逻辑基础断然声明:要把心理的东西与逻辑的东西分开。的确,分析哲学拒斥了心理主义后的逻辑一扫千年停滞的状态,得到了革命性发展,最终形成了数理逻辑宏伟大厦。然而,在宏伟中,数理逻辑走向了一种抽象的、符号的困境,远离生活世界,远离人,某种程度上成为少数专门家的技术展示。数理逻辑的另外一面是忽视了主体的能动性和信息的欠缺性,隐含着诸如将人类思维引入歧途等这样的隐患。范本特姆认为这是一种“系统禁锢” 〔2 〕 (P225-288 ),由于远离人的生活实践,符号化抽象化的数理逻辑形式系统作为形式科学的固有的逻辑观念的狭隘性所导致的空洞性,这对于逻辑学发展和对于人的发展来说是无益的。然而怎样化解这种有用的空洞性呢?按照信息的洞见,逻辑应该重返生活世界,关照日常对话,关照日常交流。这里要首先考察信息更新的机制,信息哲学定义信息是主体的信息,信息在交流过程中是完成更新,新的信息状态构成主体的新的信念以达到交流的目的,而形成新信念的过程是主体结合原有信念与新信息进行综合处理的过程,即新信念=旧信念+新信息。从这个过程中,我们看到,逻辑在刻画和表达这样的信念更新过程中,是不能不考虑主体的心理因素的,所考察的这部分心理因素不同于弗雷格所拒斥的心理主义,而是合理的心理因素,通过引入对主体心理因素的合理考虑,逻辑就能够很完善地刻画人的信念修正过程了。这样,通过承认人这样的主体在实际上是如何推理的,并且引入认知心理学的东西使得逻辑得以很好刻画主体推理模型,就会使逻辑学研究别开生面。
(四)对逻辑真理的洞见。社会性洞见通过使逻辑改变单主体格局而转向多主体格局,为逻辑学拓展了研究领域。动态性洞见通过使逻辑改变静态的观点而转向动态的修正的观点,为逻辑学启发了研究视野。而心理性洞见通过使经典逻辑改变对心理主义的拒斥而转向接受合理的心理因素的介入,为逻辑学增加了新的研究方法与研究视角。信息的引入对于逻辑学发展的洞见还应该有很多,有待继续探讨研究。但是仅就这些洞见就已经足以引起逻辑学的信息转向了 〔3 〕 (P117-122 )。那么,这里还有一个根本性的问题,那就是怎么看待逻辑学的核心基础――逻辑真理。信息对于逻辑真理的影响又是什么呢?如果能够清晰地用信息的观点重新定义逻辑真理,那么信息对于逻辑的作用与影响将是革命性的,这应该是信息对于逻辑的最大的洞见。有逻辑学者对逻辑真理进行系统总结认为,经典逻辑中用到的逻辑真理类型有:前提(或命题)真、推理真、指派(赋值)真、形式真与系统真 〔4 〕 (P230-241 )。这些逻辑真理的类型分别从知识信念角度、从前提到结论的保真角度、从符号经济学角度、从形式公式抽象性和形式系统一致性角度系统总结了经典逻辑逻辑真理的本质。然而,经典逻辑真理概念基本特征是单主体性的、静态性的和抽象形式的,完全与其所服务的经典逻辑概念相一致。而信息视角下,也就是逻辑学开始面向社会性、动态性和心理性时,逻辑真理概念也将不容置疑地发生信息转向,社会性的、动态性的和心理性的因素应该得到深入思考和探究。逻辑真理必须认真面对日常生活,面对生活世界。在信息对于逻辑真理概念的洞见里,逻辑学要依据主体掌握的信息为根据来规定真,即新的逻辑信息真的逻辑真理观,应该得到高度关注。
二、逻辑为信息提供形式分析工具
在分析哲学家看来,日常语言是混乱的并且到处存在误用,哲学的任务归根到底就是清理语言的混乱与误用,清除一切形而上学,给科学奠定一个严谨稳固的基础。信息世界的逻辑就是要通过理解日常语言与生活世界进而把握世界。
(一)信息世界需要逻辑分析。传统哲学认为逻辑是对推理的系统研究,是通过阐明或“开启”隐含在给定前提中的信息得到新结论的一种方法。这意思就是说,比如一个典型命题推理“从A∨B,A得到B”的结论B道出了更多满足这两个前提的情况的信息。但生活世界的逻辑推理应该被看做是信息处理。按照这种理解,一些信息处理就是逻辑推理。逻辑是一种很好的形式化分析工具,第一逻辑可以很好地去表达信息处理的任务,去刻画信息处理的过程。而这些被表达的信息处理和过程在传统上是不被看做是逻辑研究的范围的。逻辑在这里的作用主要有两个,一个是对信息处理任务的描述和解释,另一个是为逻辑模型的输入输出装配提供适合的逻辑语言。
信息的逻辑研究揭示和探讨了信息概念的许多非常基础性的定性的方面,正在慢慢成为哲学反思社会的利器。有学者提出三种不同角度的信息的定义, 〔5 〕 (P63-67 )分别是基于范围的信息定义、基于联系的信息定义、基于编码的信息定义,分别从不同角度强调了信息的定性规定。逻辑在对信息的刻画和对信息处理的表达方面提供了彻底的形式化工具,促进了对信息和信息处理概念的把握和理解。
(二)逻辑分析成为把握信息世界的基本工具。基于范围――主体和信息更新的形式表征与处理。逻辑学对基于范围的信息定义的核心直觉理解是一个信息状态或许可以被某一时刻可接受信息相一致的主体状态的配置或状态概率的范围所定义。获取新的信息与缩小这个范围相一致,这样就减少了事态的实际配置的不确定性。在这种理解下,对于认知模态逻辑的可能世界语义学配置的证明足够支撑信息的各种不同语义的研究。基于范围的信息定义的逻辑的一个鲜明的例子就是信息更新,由于不同主体相互间的交流,信息在主体间的社会性配置不断地发生与更新,而这种信息更新与不同的认知行为相伴随行。
基于联系――情景语境和通道理论的形式分析。逻辑学对于基于联系的信息定义的核心直觉理解是针对与信息流的刻画,信息流概念与结构化系统相联系,结构化系统内部各部分有着系统性的联结,逻辑在这个基础背景中刻画信息流的逻辑状态改变。例如,树木年轮的数量能够告诉我们关于树木年龄的信息,并且树木年轮表述着树木经历的从过去走到现在的自然界事件如旱涝雨雪等是如何演进的信息。逻辑学对基于联系的信息的形式化刻画包括结构化信息环境下信息关于情景语境、通道理论等内容。
基于编码――相关逻辑线性逻辑的形式处理。逻辑学对于基于编码的信息定义的核心直觉是信息片段(信息的编码)或者信息计算与推理过程的语法性结构的形式化描述。对信息片段(信息的编码)或者信息计算与推理过程的形式化研究的一个重要的自然的逻辑装置就是证明理论。逻辑学家近来对一些子结构逻辑,尤其是相关逻辑和一些线性逻辑的研究,就是对基于编码信息概念的相关方面的逻辑形式分析。
(三)对信息概念的形式化处理。逻辑学对于基于范围、基于联系和基于编码这三种信息定义的形式化分析处理与概念理解并不是互不相容的,三种信息定义立场之间是可化约并且彼此之间是可以互相转化的。以多部分组成的结构化信息系统为例。首先,系统内各部分间的联系自然地允许基于联系的信息定义信息流的存在;第二,既然某部分接受的局部信息要一致于系统整体状态的某个概率范围,那么各部分自然存在范围上的逻辑分布概率;最后,系统各部分组合的、类语法的、证明理论的信息将会针对整个结构化系统而被以不同方式进行编码化表达。这样,基于联系的信息流就成为了一种组合系统。在这个系统中,适应特殊的相关逻辑的解释,局部信息状态以类语法的方式得以组合。逻辑学还能够清晰地给信息建模过程增加新的结构化编码,给结构化系统各部分或局部安置演绎计算,达到对信息定义三种立场形式化关系处理。
三、信息与逻辑的辩证统一
人类的生活方式、工作方式,甚至生产方式由于信息的介入正在或已经发生深刻变化,而对信息以及关于信息的逻辑的思想上或者哲学上的反思从上世纪40年代开始,也慢慢地在进行着。
(一)信息世界是哲学反思的基础。从现象层面观察,现在的世界与传统的世界是大大的不同了。以计算机器及理论发展和以计算机科学与技术为代表的现代科技的繁荣,尤其是通信和网络技术的应用不断深化,其结果是根本性地改变了人类生活方式、生存方式,直至人类的思考方式,在这样的革命式的变化中,信息作为其中基本的对象和因素,其作用力和影响力被迅速地凸显,成为人类世界经常的基本的话题。信息是一切的根据。因此,许多哲学家、逻辑学家纷纷在他们的文章中向大众启示新的关于信息的哲学。我们面临的世界已经发生了根本性的变化,我们的世界已经变成了一个新的世界――信息世界。
(二)信息转向化解逻辑发展的危机。从哲学上看,信息世界的世界观变化是带有根本性,这种根本性的变化使逻辑学面临了或面临着一种转向――信息转向。现代逻辑的信息转向,即逻辑研究焦点逐步转向对于信息流与人际交流的研究,这远远超出了逻辑学的传统论域:推理与意义。这使得逻辑成为了多学科学术舞台的中心活跃者,并在实践中产生新的影响,而对逻辑与信息哲学关系的认识是这种影响的一个重要方面。从信息或信息哲学的角度重新理解逻辑的概念,类似维特根斯坦的《逻辑哲学论》,是否有基于信息本体论世界观的新的《逻辑哲学论》呢?在没有形成理论之前,这只是一种直觉上的理解和推测,然而不是没有价值。面对信息世界,逻辑发展到现代逻辑纯粹的数学推理、符号化和抽象系统的方式遇到了极大的危机,像亚里士多德经典逻辑那样统一的逻辑没有了,人们看到的是不同逻辑预设下的哲学逻辑和形式系统。尽管在应用上,不同的逻辑和系统给人们带来了利益,但是逻辑所呈现出多元化、碎片式状态不能不说是一种逻辑的危机。如何克服种种危机呢?有没有一个统一的核心概念完成逻辑的统一呢?值得注意的是,近年的国外文献中也出现了一些可贵的证据和痕迹,那就是逻辑学正在与信息发生着越来越多的碰撞,逻辑学论文中,信息这个词汇的出现率正在逐步提高。信息的概念作为逻辑学大家庭中的新的一员,正在与逻辑发生密集碰撞,而在这个过程中,逻辑发现了“新大陆”,而信息得到“新澄清”。逻辑与信息在哲学上发生着关系性的概念革命。这种概念关系视角必然引发如下问题:信息能给逻辑带来什么?逻辑能把握信息的概念吗?信息怎样改造逻辑?信息能给逻辑以真和意义吗?有基于新逻辑的统一的信息哲学理论吗?
(三)逻辑变革促进信息哲学的形成。逻辑是认识世界的最为精确和基本的工具。离开逻辑,我们对于世界的把握就是失据的。逻辑对于那种理解和认识的目标是局部修正就可以了,还是说需要大大改变和发展滞后的状况,以一种新的理论形态来解析世界呢?我们有很多的问题。但是我想,逻辑自身是无法回答这些问题的。我们的方向应该是在哲学的高度重新审视逻辑,就像维特根斯坦那样,为世界发现新的逻辑学。从上面对于信息与逻辑两方面在概念上的互动,使得我们可以以新的角度重新认识信息与逻辑,这要从两方面来讲。一方面,从逻辑学自身发展面临危机的角度来讲,经典数理逻辑那种静态的、单调的、抽象的方式已经不能很好解释和解决生活世界的问题,逻辑学发展变革在谋求新的契机。另一方面,从信息作为新的思维方式角度来讲,信息概念纷繁复杂,可以讲是使用最为频繁、作用最为重要却在概念上理论上研究最少的事物,信息的基本性使得哲学家甚至将其视为继存在、知识、意义等哲学基本概念之后的又一个本体性的概念,以信息概念为核心,形成了信息哲学,而关于信息哲学的讨论和研究则无论从国内还是国外都方兴未艾。这些讨论和研究的目标都指向为人类再次建立新的统一的“第一哲学”。目前看来,虽然这样的目标宏大而遥远,但人们朝此目标努力迈进的步伐早已开始。信息哲学的研究极大开拓了人类思想新境界,从信息新视角重新认识逻辑,为逻辑学最终克服逻辑危机,完成逻辑变革提供了一个可以选择的路径。同时,新的信息逻辑也为信息哲学克服诸多阻碍成为第一哲学提供了一个足以依靠的基本方法与工具。
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【关键词】计算机信息;检索;步骤
在今天的信息社会里,科研人员再依靠手工检索方法已很难从大量无序的信息资源中准确获取所需资料,这种检索方式的种种局限性越来越难以适应当代信息的发展。实践表明,计算机信息检索在信息检索的领域将占据越来越大的比例,它能够跨越时空,在短时间内检索各种数据库,还能快速地对几十年前的文献资料进行回溯检索,而且大多数检索数据库中的信息的更新速度也在不断地加快,检索者随时可以检索到所需的最新信息资源,它必将成为今后信息检索的发展方向和主要手段,人们可以在办公室或家里查找信息机构、各类图书馆的信息资料,了解学科专业领域的世界发展水平与动向,查找所需最新各类信息。因此计算机信息检索是当今人们必备的基本技能之一。那么掌握好这门技能,也有必要对其步骤进行了解。
一、计算机信息检索概念
计算机信息检索是指利用计算机存储信息和检索信息。具体地说,就是指人们在计算机或计算机检索网络的终端机上,使用特定的检索指令、检索词和检索策略,从计算机检索系统的数据库中检索出所需的信息,继而再由终端设备显示或打印的过程。为实现计算机信息检索,必须事先将大量的原始信息加工处理,以数据库的形式存储在计算机中,所以计算机信息检索广义上将包括信息的存储和检索两个方面。计算机信息存储过程是:用手工或者自动方式将大量的原始信息进行加工。计算机信息检索过程是:用户对检索课题加以分析,明确检索范围,弄清主题概念,然后用系统检索语言来表示主题概念,形成检索标识及检索策略,输入到计算机进行检索。计算机检索的过程实际上是一个比较、匹配的过程,检索提问只要与数据库中的信息特征标识及其逻辑组配关系相一致,则属“命中”,即找到了符合要求的信息。
二、计算机信息检索的步骤
1.分析研究课题。指在着手查找信息前对课题进行分析,明确学科或专业的范围,弄清检索的真正意图及实质。它包括了解课题的内涵概念范围和外延概念范围,以便确定检索标识(检索词、分类等);明确课题所需信息的内容、性质和水平以及出版国别、语种和年限;了解并掌握课题的国内外情况;同时还要在分析的基础上形成主题概念,包括所需信息的主题概念有几个,概念的专指度是否合适,哪些是主要的,哪些是次要的等。还有些检索系统要求使用相应的词表和类表对选择出来的检索词进行核对,力求检索的主题概念准确反映检索需求。
2.选择检索系统。①在内容和时间方面,要考虑检索系统、数据库内容对课题内容的覆盖面和一致性,如应综合考虑检索系统、数据库收录信息的齐全、编制的质量、使用的方便等因素。
②在手段上和技术上,有机检条件的一般就不选择手检工具,机检无疑具有较高的检索效率。但是数据库收录的信息最早一般也就是二十世纪八九十年代,若需较久远的信息,未必已被回溯建库,所以在选择时必须掌握其收录信息的年代范围,才能获得满意的结果。
③考虑价格和可获得性。应选择就近容易获得的检索系统。
3.确定检索途径。检索途径是进入检索的入口。归结起来,有两类检索途径,一是反映信息内容特征的(主题、分类)途径,二是反映信息外部特征的(著者、题名、代码等)途径。上述两类途径构成了信息检索的整个检索途径体系。
4.选择检索方法。选择检索方法是指选择实现检索计划的具体方法和手段。常用的方法有以下几种:①追溯法。主要是利用信息后面所附的参考信息,“滚雪球”似地进行追踪查找。主要有“参考文献”和“引文追溯”两种。②工具法。利用检索系统查找信息的方法,也是目前查找信息中最常使用的。根据查询信息的时序,它分为顷查法和倒查法两种。所以利用此法的关键是选择好检索系统,否则会影响检索效果。③交替法。即上述各种检索方法的相互交替的使用过程。可分为直接交替法和间隔交替法两种。
5.制定、调整检索策略。所谓信息检索策略,即将课题的提问及其检索词与检索系统的收录内容、编排特点相匹配而确定的检索方案或程序。制定检索策略的主要内容是,在分析检索课题的基础上,先确定检索的数据库(查找年限和专业范围)、检索的用词,然后确定利用哪种检索方法,并明确检索词之间的逻辑关系和查找步骤的科学安排。对于检索策略的调整,检索过程是一个动态的随机过程,在某些检索环节中,会不可避免地产生一些和检索目标相差甚远的现象。检索词过于宽泛或过于偏窄而造成扩检或漏检,检索词不规范而引起的误检等。所以,有必要在评价检索效果的基础上,还要对检索结果进行信息反馈,便于重新修正检索策略,调整检索手段,进行新一轮的循环检索,从而实现检索目标的完善。
总之,信息检索需要遵循一定的检索步骤,才能使庞大的检索课题有序化的进行,从而起到事半功倍的作用。使得检索中避免出现人为的不必要的偏差,节约时间,使检索到的信息准确而全面。
参考文献:
关键词:财务管理;领域本体;概念
Abstract: financial management domain ontology construction has very important practical significance, can make financial management more convenient and effective, to improve the financial management of the quality, efficiency, will be able to realize the financial management of information resources sharing and improve the economic benefit of enterprise.
Keywords: financial management; Domain ontology; concept
中图分类号:F253.7 文献标识码:A文章编号:
下文主要讲述了财务管理领域本体构建的基础:本体的概念;本体的构建方法及原则;构建财务管理领域的本体。
财务管理领域本体构建的基础
本体的概念
本体在不同环境下的概念是不一样的,人们对于本体的认识,仅仅局限于表面,但是随着深入和发展,本体已经有了更深层次的概念,但是还是没有一个广泛统一的概念,本体的概念还是存在很多的争议和歧义,下面就讲述了本体的四个不同的概念:
明确:也就是说使用这些概念和使用的概念约束的概念都比较明确。
共享:共享指的是本体中一般所涉及到的知识都是大家都能够认同和许可的,本体一般指的是某个领域内所涉及到的所有概念的总和,本体不是针对个体,而是一个统一的整体或者说是一个集合、团体等等。
概念的模型:概念的模型指的是通过一些想象或者是一些现实世界中并不存在的事物,赋予它们抽象的概念,并且根据这些概念构建出一些客观的模型。
形式化:形式化指的是本体职能由计算机进行处理或者也可以说是计算机可以将本体进行解读。
本体的构建方法和原则
本体比较抽象客观的模型已经被人们赋予不同的概念,也已经被人们在实际生活中应用,而且一些比较先进的领域也已经重视到本体的重要性和必要性,建立了自己领域的标准本体,现在我们的计算机上都有许多可以广泛使用的本体,这些本体是一些非常关键的资料库,许多领域的相关专家都是借助本体来实现对领域中所涉及到的或者是所需要的信息资源的共享。一般我们所知的领域本体的构建方法有企业建造模型法、骨架法和循环或者方法等等,但是构建的本体还是没有比较固定或者是统一方法,这些本体都是针对领域或者一些比较具体项目提出来的。
本体的构建方法
本体的构建过程的理想状态就是需要一些相关领域的研究专家的参与,而且这些专家要有参与的积极性和热情才可以,但是要想让研究专家和计算机网络人员相结合并不是一件简单的事情,下文就是讲述了一种自底向上创建本体的方法,相关领域的研究专家并不是很支持,这些本体是由一些知识分子通过我们前面所说的本体模型的抽象客观的概念确定本体的形象,后期再由一些研究专家对主体就是扩展。
1、本体领域信息分析和收集
领域的信息分析和收集能够帮助我们了解领域的知识,再通过网络、书籍和专家等等的方式,加强本体的学习。
本体框架的建立
本体框架的建立仅仅依靠许多的知识是不足够的,而且这些知识的概念都是一些抽象的,不是真实的,是客观世界的虚拟概念,这些概念有一个共同点,就是设定的规则都是一样的,将这些规则进行科学地归类,并且按照规则进行分组,工作领域就会有不同的形式形成,本体框架的形式就出现了,一个领域的框架体系就会形成,框架结构就能够得到。
将一些架构形成本体
本体的创建原则不仅要有一些抽象客观概念的辅助,还应该经过调研在现在的领域中找到存在的文本,并且能够重视和应用,这个阶段相对应的文档就是说明书的集成,这些集成本体有很强的针对性,这个文档在描述术语集、元本体、形式化本体进行描述,将领域信息集成在本体的位置等等。
4、进化
要对软件工程方法借鉴,构建主体模型是螺旋上升的,要不断需要进行进化和迭代,本体的领域知识是没有穷尽的,本体的边界比较模糊,领域总是存在交叉,原型法就是将可以使用的本体进行建立,并且标注出核心,并且在使用本体的过程中需要不断地进行扩展。
确定本体的范围及领域
第一要明确专业领域,这些专业领域是在构建的基础上,并且是覆盖的基础上,本体的作用与目的,本体的系统维护、开发和应用对象,对于特定的专业领域的主体,要有特点的内容和特殊的表达法等等,应该有所明确。
重点关系和概念的确定
领域信息分析和收集以后,需要确定本体领域的核心的概念集,但是还有一定的限制,就是知识分子对本体领域的了解和背景知识参差不齐,而且重点关系和概念的确定的过程并不是要求一定能够反映领域主体知识。重点关系和概念的确立有两个基本的要求:能够用比较精准、确定的专业术语表达重点关系和概念;重点关系和概念一定是主体的相关领域的内容或者是信息。
形式化的编码
选择采用比较合适的领域文本进行形式化或者是编码,领域文本是上述描述语言的建立。
评价与确认
现在还没有评价的标准和对本体的确认,但是有一些特定的基本指标,也就是下文描述的构建原则,本体的正确性的分析能够通过领域的本体推理自动完成。
本体的构建原则
本体构建有五个基本原则:
一致
本体构建概念的公理和采用自然语言说明文档应该必须有一致性。
编码的偏好程度最小
本体原则的概念描述时,不应该依赖一种特殊符号层的表示方法。
清晰
本体的说明一定要有效,要有一定的专业术语,概念一定要客观,有独立的背景。
可扩展性
本体应该能够在本体原有概念的基础上支持归属,能够满足本体构建的特殊要求,而且不需要对已经拥有的概念或者是定义进行修改。
5、约定最小
本体的约定应该是最小的,只要能够在特定的知识领域中满足资源或者信息共享和需求就可以了。
构建财务管理领域的本体
(一)财务管理的领域本体构建,本体构建之后只能服务于财务管理这个领域,才会有实际意义。根据财务管理的领域依赖的程度,将本体分成任务本体和领域本体两个类别,而任务本体和领域本体又能够客观地形成一个顶层的本体,领域本体能够说明自身的概念和所属的关系,本体的领域能够拥有规律和特性,是一种形式化的描述。
(二)财务管理的领域本体的构建一般是应一些客户的需求,有自己的构建原则和规则。
结束语:财务管理的领域构建有一定的原则性和规则,财务管理的领域本体的构建能够使财务管理趋向现代化和专业化,能够使财务管理方法实现标准化,能够实现财务管理的知识资源和信息共享。
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